Les marais de marée d'eau douce, essentiels pour la faune et la protection côtière, servent désormais de bassins de capture microplastiques, selon une équipe de chercheurs de Penn State. Ils ont récemment constaté que ces marais piègent de grandes quantités de plastiques divers, les concentrations et les risques écologiques augmentant en aval.
L'étude, disponible en ligne maintenant avant la publication dans le numéro de décembre de la revue Bulletin de pollution maritimea constaté que les polymères les plus dangereux – tels que les grandes molécules trouvées dans les plastiques à usage unique – posent des dangers environnementaux importants.
« Les estuaires et les marais de marée à leurs marges sont des habitats très productifs et divers parce que ce sont des zones où le mélange douce et d'eau salée », a déclaré Nathaniel Warner, professeur agrégé de génie environnemental et d'auteur correspondant. « L'accumulation de plastique et la toxicité estimée qui y est associée pourrait réduire la productivité globale des estuaires et menacer la santé des pêcheries et leur viabilité économique. »
Dans cette étude, les chercheurs ont analysé les sédiments du refuge national de la faune de John Heinz en dehors de Philadelphie, le plus grand marais de marée d'eau douce restante en Pennsylvanie. Ils ont identifié 4 590 particules microplastiques et 29 types de polymères, le polypropylène, le polyuréthane et le caoutchouc de pneu étant les plus courants.
Jutamas Bussarakum, auteur principal et doctorant au Département de génie civil et environnemental, a déclaré que cette contamination peut également introduire des microplastiques dans la chaîne alimentaire, où ils peuvent s'accumuler chez l'homme et peuvent affecter le système immunitaire, le métabolisme et même la fonction cérébrale.
« Il est également important de noter que les marais de marée, les estuaires et autres zones côtières sont souvent situés près de grandes populations urbaines », a déclaré Lisa Emili, professeur agrégé de géographie physique et d'études environnementales à Penn State Altoona et membre de l'équipe de recherche. « Cela signifie que l'exposition humaine provient de deux directions: les sources urbaines qui libèrent des microplastiques dans ces environnements et le risque supplémentaire de vivre près des marais où les plastiques s'accumulent. »
Pour déterminer quels types de microplastiques posent les plus grands risques écologiques, l'équipe s'est concentrée sur les plastiques les plus courants, évaluant à la fois leur toxicité relative avec l'indice des risques polymères, qui intègre la composition chimique, le score de risque et leur abondance dans leurs échantillons pour développer un score de risque.
« Nous avons considéré le potentiel de plastiques pour provoquer des effets cancérigènes, mutagènes ou toxiques sur les systèmes, notamment la reproduction, l'immunité et l'endocrinie », a déclaré Bussarakum. « Les plastiques fabriqués à partir de matières premières contenant des cancérogènes ont été classées comme un risque élevé, posant des menaces importantes à la fois pour l'environnement et la santé humaine. »
L'équipe a découvert que le polypropylène était le plastique le plus courant dans le marais de marée. Le polypropylène est largement utilisé dans les produits à usage unique tels que les contenants alimentaires, les pailles et les tasses. Les résultats suggèrent fortement que les plastiques à usage unique sont une source majeure de pollution microplastique dans ce domaine, ont déclaré les chercheurs.
« Parce qu'une grande partie de ce que nous avons constaté était liée aux plastiques à usage unique, nos recherches pourraient éclairer les lois, les politiques et les programmes éducatifs qui visent à réduire la production et l'utilisation de ces articles ainsi que pour étendre les efforts de recyclage de ces produits », a déclaré Emili. « Nos résultats sur la toxicité fournissent également un moyen simple et quantitatif de décrire le risque écologique, du mineur au danger extrême, qui peut être utilisé pour éduquer le public sur les risques aux écosystèmes et à la santé humaine. »
Par exemple, les chercheurs peuvent calculer un score unique en fonction de la quantité de plastique présente, de quel type il est et de la toxique de ce polymère. Un score inférieur à 150 n'indique qu'un risque mineur, tandis que l'un de plus de 1 200 signaux un danger extrême. Cela permet de communiquer des données complexes comme une échelle de risque facile à comprendre.
Raymond Najjar, professeur d'océanographie et membre de l'équipe de recherche, a déclaré que même si l'échantillonnage de l'équipe s'est concentré sur un marais de marée d'eau douce à Philadelphie, ce qu'ils ont trouvé reflétait des données du monde entier lorsqu'ils se comparent à d'autres études, soulignant la pertinence mondiale de leur travail.
« Des efforts sont en cours pour établir un traité de plastique mondial qui aborde les plastiques de la production à l'élimination », a-t-il déclaré. « Des études comme les nôtres fournissent des données essentielles pour soutenir la politique scientifique. »
Najjar a déclaré que ce travail aide également à aborder le « paradoxe des plastiques manquants », qui fait référence au fait qu'il semble y avoir moins de plastique dans l'océan que prévu sur la base des apports fluviaux.
« Une explication est que les estuaires agissent comme des pièges pour les plastiques », a déclaré Najjar. « Nos résultats soutiennent cette idée en montrant une accumulation de plastique importante dans les marais de marée. En comparant les données dans le monde, nous avons constaté que les estuaires et les marais jouent à long terme dans le stockage des plastiques. »
Bussarakum a déclaré que si les plastiques améliorent de nombreux aspects de la vie, leur utilisation et leur mauvaise gestion généralisées les font fuit dans l'environnement.
« Les recherches futures devraient se concentrer sur l'identification de produits spécifiques qui contribuent le plus à la pollution microplastique », a-t-elle déclaré. « En traçant non seulement le type de polymère, mais aussi la source de produit, nous pouvons soit repenser les matériaux, réduire entièrement leur utilisation ou remplacer les produits problématiques. »
Une autre priorité est d'élaborer des stratégies pour corriger les plastiques existants dans l'environnement, a déclaré Bussarakum.
« Même si nous réduisons l'utilisation du plastique, les plastiques déjà présents continueront de se décomposer en micro et nanoparticules, qui peuvent entrer dans les chaînes alimentaires et éventuellement notre corps », a-t-elle déclaré.
Najjar a déclaré qu'il était nécessaire d'affiner le budget mondial des plastiques.
« Bien que nous ayons des données solides sur la quantité de plastique produite, nous ne savons toujours pas assez sur la quantité qui entre dans l'environnement, comment elle bouge et où elle finit par se terminer », a déclaré Najjar. « La réponse à ces questions sera essentielle pour protéger à la fois les écosystèmes et la santé humaine. »
Dans le cadre de leur projet, l'équipe de recherche a utilisé la spectroscopie infrarouge directe laser (LDIR) au laboratoire d'analyse de la contamination environnementale de Penn State, un outil d'imagerie rapide qui identifie la taille et la composition chimique des particules en plastique.
« À Penn State, nous avons eu la chance d'avoir accès à plusieurs techniques pour identifier les microplastiques », a déclaré Emili. « Notre travail contribue à la recherche croissante de recherches utilisant le LDIR pour l'identification microplastique. »
