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Caractérisation des flux et typologies de microplastiques le long du fleuve Garonne

Authors:
  • Observatoire du microplastique, La Pagaie Sauvage
  • Observatoire des microplastiques

Abstract and Figures

Nerri, c’est une descente intégrale de la Garonne, une campagne scientifique, et une bonne dose de partage. Cette aventure humaine nécessitant un investissement bénévole important a été rendue possible en mai 2018 grâce à la contribution de nombreux donateurs particuliers, de la générosité d’un mécène et du support de plusieurs partenaires techniques fournissant matériel, denrées alimentaires, mais aussi un réseau, irremplaçable service humain. L’expédition a permis d’ouvrir un débat, avec une sauce « sciences citoyennes » très prononcée, pour mieux comprendre la répartition, l’origine et l’importance de la pollution microplastique en rivière, depuis sa source Pyrénéenne jusqu’à la ville de Bordeaux, et pour mieux agir. En effet, l’acquisition de ces données constitue une première étape dans la compréhension de la dynamique des microplastiques et ouvre le champ à des actions préventives en faveur de l’environnement. 118 échantillons d’eau ont ainsi été recueillis sur 57 points de prélèvements, 57 échantillons sur 46 points de prélèvements ont été analysés. Lors des analyses, des microplastiques ont été observés sur 41 points de prélèvements.
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Rapport de synthèse
Caractérisation des flux et typologies de microplastiques le long du fleuve Garonne
.
La Pagaie Sauvage. (2020) Rapport de synthèse
Caractérisation des flux et typologies de microplastiques le long du fleuve Garonne
Nerri
Elle remplit les eaux de ses organismes et veille sur eux, malgré les désagréments qu’ils connaissent de nos jours.
Tout s’accélère, le réveil sonne, les cris d’alarme s’enchainent. Bon nombre d’humains viennent en aide à cette
déesse pour faire face aux dommages encourus sur les écosystèmes aquatiques, si précieux. Parmi ces dommages,
nous pourrions citer la pollution plastique, qui représente une « porte d’entrée » pour de nombreux cocktails
chimiques et microbiens dans la chaîne alimentaire, un vecteur de toxicité vers les organismes marins, puis
terrestres.
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La Pagaie Sauvage. (2020) Rapport de synthèse
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Auteurs ;
Alexandre SCHAAL (1), Clément BRUNET (1), Lise DURANTOU (1), Marilou VILLANUEVA (1), Elodie ROY (1), Lola DESVIGNES
(2), Vincent VERNEY (2), Laurent LANCELEUR (3), Mathilde MONPERRUS (3)
(1) La Pagaie Sauvage
(2) Institut de Chimie de Clermont-Ferrand
(3) UMR IPREM, Université de Pau et des Pays de l’Adour
Ce document est diffusé sous licence Creative Commons Attribution - Utilisation non commerciale - Partage dans les
mêmes conditions 4.0 International.
Pour citer ce document : La Pagaie Sauvage. (2020) Rapport de synthèse caractérisation des flux et typologies de
microplastiques le long du fleuve Garonne, licence CC BY-NC-SA.
Table des matières
I. Résumé .................................................................................................................................................................................................. 1
II. Introduction ......................................................................................................................................................................................... 3
1) Temporalité ............................................................................................................................................................................... 3
2) Contexte ..................................................................................................................................................................................... 4
3) Le territoire d’étude ................................................................................................................................................................ 5
III. Microplastiques et environnement ................................................................................................................................................. 6
IV. Protocole .............................................................................................................................................................................................. 7
1) Collecte ...................................................................................................................................................................................... 7
2) Analyses ..................................................................................................................................................................................... 8
V. Résultats discutés ............................................................................................................................................................................. 10
1) Résultats généraux ................................................................................................................................................................ 10
2) Concentrations, flux et facteurs environnementaux ...................................................................................................... 12
Conclusion ...................................................................................................................................................................................................... 16
VI. Remerciements .................................................................................................................................................................................. 17
VII. Bibliographie ....................................................................................................................................................................................... 18
VIII. Liste des Acronymes ......................................................................................................................................................................... 19
IX. Annexe ................................................................................................................................................................................................. 20
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La Pagaie Sauvage. (2020) Rapport de synthèse
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Résumé
Photo 1 : Equipe de bénévoles impliqués dans la réalisation de la collecte lors de l’expédition Nerri.
Nerri, c’est une descente intégrale de la Garonne, une campagne scientifique, et une bonne dose de partage. Cette
aventure humaine nécessitant un investissement bénévole important a été rendue possible en mai 2018 grâce à la
contribution de nombreux donateurs particuliers, de la générosité d’un mécène et du support de plusieurs partenaires
techniques fournissant matériel, denrées alimentaires, mais aussi un réseau, irremplaçable service humain. L’expédition
a permis d’ouvrir un débat, avec une sauce « sciences citoyennes » très prononcée, pour mieux comprendre la
répartition, l’origine et l’importance de la pollution microplastique en rivière, depuis sa source Pyrénéenne jusqu’à la ville
de Bordeaux, et pour mieux agir. En effet, l’acquisition de ces données constitue une première étape dans la
compréhension de la dynamique des microplastiques et ouvre le champ à des actions préventives en faveur de
l’environnement.
118 échantillons d’eau ont ainsi été recueillis sur 57 points de prélèvements, 57 échantillons sur 46 points de prélèvements
ont été analysés. Lors des analyses, des microplastiques ont été observés sur 41 points de prélèvements.
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Figure 1 : NERRI, faits saillants. Résumé illustré des résultats issus de l'expédition Nerri en 2018.
I. Introduction
1) Temporalité
Figure 2 : Temporalité du projet.
Collecte : Mai 2018 Formalisation des données
Juillet 2018 - Mai 2019
Descente de la
Garonne
Financement
participatif
Recherche de
partenaires
Définition
des
protocoles
Analyses,
traitement des
résultats et
rédaction
Préparation du projet
Novembre 2017 - Mai 2018
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2) Contexte
Le projet Nerri est le fruit d’une collaboration entre l’Institut de Chimie
de Clermont-Ferrand (ICCF) et La Pagaie Sauvage, avec pour objectif de
mieux comprendre l’origine de cette pollution émergente que sont les
microplastiques. L’équipe de Mathilde Monperrus et Laurent Lanceleur
de l’Université de Pau et des pays de l’Adour se joint désormais aux
forces vives pour fournir une expertise supplémentaire aux travaux
entamés.
A ces expertises pré- et post-expédition, s’ajoute l’aide précieuse
d’acteurs du territoire : Veolia, principal acteur de l’assainissement des
eaux usées, l’équipe du SMEAG (Syndicat Mixte d’Etude et
d’Aménagement de la Garonne), apportant un appui technique et un
réseau de connaissance indispensable, l’association Champ d’Action,
qui bat des records de ramassage de déchets sauvages aux alentours
de Toulouse, sans compter l’assistance de dizaines de riverains et élus,
venus porter leur aide en main propre et en temps voulu.
Ainsi, l’équipage de l’association a pu expérimenter le caractère
impliqué des sciences, tant au niveau politique que social. Avec ce
rapport, elle souhaite remettre les savoirs au cœur de la transmission,
mais aussi recentrer la question des valeurs, de l’engagement, de la
responsabilité et de la participation, tout en maintenant l’exigence
propre aux sciences d’une recherche juste.
L’implication de l’équipe de recherche aux côtés des citoyens
représentés par le collectif au moment de l’expédition illustre un
comportement innovant et une mécanique de pensée dépassant le cadre
connu du processus ancestral et impartial de l’historique Recherche.
Le projet Nerri est aussi marqué par la promesse citoyenne ancrée dans le réel :
nous vivons dans un monde des
déchets toxiques s’invitent dans notre environnement, agir est une priorité.
C’est pour cela que l’expédition a été conçue
dans un style zéro déchet, une mode utile et largement relayée en pratiques quotidien (#zerowastelifestyle !) mais peu
connue dans le monde de l’aventure, où l’art du jetable et souvent associé au fonctionnel. Comme fût un temps sur le blog
de canoë-camping La Pagaie Sauvage, un tableau répertoriant les menus déshydratés est disponible en annexe à des fins
purement ludiques, pouvant peut-être nourrir certaines expériences de lecteurs intéressés. Pour l’expédition, les repas
ont tous été confectionnés en amont puis stockés dans des « beeswraps » (des tissus imprégnés de cire d’abeille les
rendant imperméables) numérotés et classés dans un sac étanche dédié à l’usage culinaire.
D’abord une légende…
Nerri (Nerrivik, ou Sedna), « mère des flots » est
une des légendes majeures de la communauté
Inuit. Elle raconte la genèse des organismes
marins, après le refus fatal du mariage forcé de
Nerri par son père. Leur dispute à bord du canot
en pleine mer fût au détriment de la jeune fille qui
finit noyée et perdit ses doigts. Depuis, ces
mêmes doigts se sont transformés en poissons,
phoques et baleines qui peuplent aujourd’hui les
mers. Noyée, Nerri remplie toujours les eaux de
ses organismes et veille sur eux, malgré les
désagréments grandissants qu’ils connaissent de
nos jours. Tout s’accélère, le réveil sonne, les cris
d’alarmes s’enchainent. Bon nombre d’humains
viennent en aide à cette déesse pour faire face
aux dommages encourus sur les écosystèmes
aquatiques, si précieux. Parmi ces dommages,
nous pourrions citer la pollution plastique, qui
représente une « porte d’entrée » pour de
nombreux cocktails chimiques et microbiens dans
la chaîne alimentaire, un vecteur de toxicité vers
les organismes marins, puis terrestres.
Nerri : lire la légende
Le terme de science impliquée désigne un nouveau rapport au savoir dans lequel les scientifiques acceptant leur
responsabilité, prennent conscience de la nécessité d’être attentifs aux conséquences de leurs pratiques et de
questionner les buts de leurs recherches, n’invoquent pas leur neutralité axiologique pour affirmer leur objectivité (Léo
Coutellec).
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3) Le territoire d’étude
La Garonne est l’un des 5 grands fleuves français. Elle s’écoule sur 647 kilomètres depuis sa source au pied du pic Aneto,
point culminant des Pyrénées, sous la forme d’une résurgence. Elle traverse par la suite la ville de Toulouse, les plaines
agricoles et finit sa course au niveau de l’estuaire de la Gironde.
Ce fleuve emblématique du Sud-Ouest représente à lui seul 76 millions de m3 prélevés annuellement directement dans la
Garonne pour alimenter 1 million de personnes pour la consommation d'eau potable, et 430 millions de m3 prélevés
annuellement pour l'industrie et l'agriculture. La santé des usagers et consommateurs y est donc étroitement liée.
On y distingue plusieurs zones représentatives de différentes pressions humaines qui nous permettront de mieux
comprendre la provenance de microplastiques. La Garonne Pyrénéenne, une rivière torrentielle très sauvage qui laisse
place à la Garonne dite de Piémont qui s'élargit avec de nombreux aménagements hydroélectriques et d’élevages ovins
et bovins à proximité. La moyenne Garonne, secteur où ont lieu les plus grandes inondations sous l’influence du Tarn est
utilisée pour l’agriculture céréalière. Enfin, la Garonne maritime, sous l'influence de la marée, connue pour ses domaines
viticoles. La carte des pressions industrielles affectant la Garonne est un très bon exemple de cette description. Les
enjeux liés à l’utilisation de la ressource en eau y sont nombreux tant sur l’aspect quantitatif que qualitatif.
Figure 3 : Les pressions industrielles sur le bassin versant de la Garonne (source : SMEAG)
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II. Microplastiques et environnement
Bouteilles, emballages, mégots, sacs, filets de pêche … Les déchets humains sont présents partout dans les océans, même
dans les grandes profondeurs. Massivement produits depuis 60 ans, les plastiques sont des matériaux devenus des
déchets à longue durée de vie qui s’accumulent progressivement dans les océans. Si la communauté scientifique s’est
longuement focalisée sur la quantification des « macro-déchets » (bouteilles, sacs, filets…), la dynamique des débris
plastiques et des microplastiques en milieu océanique reste largement méconnue. Aujourd’hui, 92% des déchets
plastiques dans les océans sont des microplastiques (Ericksen et al., 2014). Ces derniers représentent une part de la
pollution aquatique grandissante et encore méconnue.
S’il est difficile de les quantifier, il apparait que 70%
des microplastiques présents dans les océans
proviennent de l’apport des fleuves. Leurs origines
supposées sont principalement :
La dégradation de déchets macroplastiques
(bouteilles, mégots, sacs, pneus, bâches agricoles...) ;
Le rejet d'actifs cosmétiques ou texturants
(microbilles exfoliantes, peintures réfléchissantes) ;
Ces microplastiques peuvent être des sources
d’exposition à des substances qui perturbent les cycles
hormonaux. Les phtalates et autres bisphénols utilisés
pour la fabrication de plastique sont en effet des
perturbateurs endocriniens. Les microplastiques
peuvent également être porteurs de substances
chimiques. Du fait de leur nature chimique, les
microplastiques adsorbent les contaminants,
notamment les phtalates, le bisphénol A, les
polybromodiphényléthers (PBDE), les hydrocarbures
aromatiques polycycliques (HAP) et les
polychlorobiphényles (PCB) (eg. Sharma et al., 2017). Les microplastiques représentent une pollution inquiétante pour
l'avenir des populations et des écosystèmes : en captant les polluants toxiques dissous (pesticides, métaux lourds), ils
permettent leur introduction dans la chaîne alimentaire, et ce jusqu'à notre assiette.
Partie invisible
Partie
visible
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III. Protocole
1) Collecte
La qualité de l’échantillonnage est une priorité à laquelle vient s’ajouter la contrainte de l’utilisation. La sélection du
collecteur est déterminée en fonction de son efficacité, de sa faculté à être fabriqué et utilisé et de son prix. Le collecteur
BASA (Bongo Artisanal de Sciences Citoyennes Aquatiques) est une version modifiée du filet manta et du filet à
ichtyoplancton. Sa maille de 300 µm muni permet ainsi de capter les microplastiques de type fragments, films. Les fibres
synthétiques et les microbilles ne sont pas systématiquement retenues avec ce type d’échantillonnage et ne peuvent
donc pas être comptabilisées au même titre que les microplastiques retrouvés d’une taille supérieure à 300 µm, qui sont
systématiquement retenus.
Les filets sont maintenus en surface, face au courant et pendant 30 minutes en eaux claires. La hauteur de la lame d’eau
échantillonnée correspond à la moitié de la surface d’entrée du filet. Entre chaque prélèvement, les filets sont lavés à
l’eau clair. Lorsque le filet subit un colmatage, l‘échantillonnage est alors interrompu. La charge permet d’observer un
nombre de particule suffisant à notre étude (Photo 2).
Un total de 675 minutes de prélèvements a été effectué sur les deux semaines d’expédition.
Photo 2 : Réalisation d’un prélèvement en photo
Le long du fleuve, la maille d’échantillonnage est d’environ 7 kilomètres. Le premier point de prélèvement est situé à la
source de la Garonne, au kilomètre zéro du fleuve, le dernier est à l’entrée de Bordeaux au kilomètre 425 (Figure 4).
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Figure 4 : Les 119 points de prélèvements prévus
4) Analyses
L’analyse s’effectue en deux temps : l’analyse visuelle a pour but d’extraire les particules suspectées d’appartenir à la
famille des plastiques. Enfin, l’analyse chimique consiste à déterminer la nature exacte de la particule moyennant
l’utilisation d’une technique spectrométrique.
Analyse visuelle
Les prélèvements vont subir une série de tamisage afin d’extraire la fraction comprise entre 300 µm et 5 mm contenant
les particules qui nous intéressent. Successivement, seront utilisés :
1. Un tamis de maille 5 mm ;
2. Deux tamis de tailles 1 mm et 300 m
La sous-fraction couvrant le spectre de tailles 1 mm 5 mm ne requiert pas l’utilisation dune loup binoculaire et peut
être inspecté rapidement. Ainsi, les plus gros fragments sont écartés en premier.
Une observation à la loupe binoculaire est réalisée sur la sous-fraction 300 m - 1 mm après avoir été placé à l’étuve
60°C pendant plusieurs heures. Aucune dégradation n’est appliquée, et l’analyse visuelle peut durer jusqu’à deux jours.
Analyse chimique
Enfin, les fragments extraits lors de l’analyse visuelle sont analysés par un spectromètre FTIR -Infrarouge en mode ATR.
Un background est préalablement réalisé puis chaque fragment est serré entre un cristal de germanium et le support.
64 scans sont accumulés pour l’obtenir le spectre final. Une bibliothèque de spectres est utilisée pour comparer le
spectre du fragment inconnu à une banque de données de spectres connus. Un fragment est placé dans la catégorie des
microplastiques lorsque son spectre correspond à celui d’un polymère connu, sinon il est écarté.
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Cette méthode physico-chimique appelée WYSIWYG (ce que vous voyez est ce que vous obtenez) permet de séparer,
compter et identifier les microplastiques de tailles supérieures à 300 m sans passer par la dégradation chimique de
la fraction organique de l’échantillon (Photo 3). Elle n’a pas pour ambition d’extraire la totalité des microplastiques
présents, mais se donne pour objectif d’étudier finement chaque particule retrouvée. Ainsi, les résultats de flux et de
concentrations calculés à partir de ces données sont des minima, des photographies d’une fraction de la réalité
.
L’ensemble des résultats déterminés grâce à cette méthode sera confrontée à l’étude d’un fleuve similaire par le biais
du protocole NOAA, incluant une dégradation préalable à l’analyse visuelle.
Photo 3 : Microplastiques extraits du prélèvement GA-090518-20A
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IV. Résultats discutés
1) Résultats généraux
41 points de prélèvement sur les 46 analysés ont présenté des microplastiques. Les trois réplicats des prélèvements
réalisés à la source ont été analysés et ne présentaient pas de microplastiques. Cependant, dès le second prélèvement
effectué à 10 kms de la source, des microplastiques ont été identifiés dans les échantillons.
Sur ces 41 sites positifs, 219 MPs ont été identifiés, ce qui représente une moyenne de 4,7 MPs/site. Néanmoins, on
observe une forte dispersion de ces résultats : sur le site où le nombre est le plus élevé on a observé 40 MPs alors que
le nombre le plus faible se situe à 1 MP. Pour les sites les plus concentrés, des duplicats (ou triplicats) ont été réalisés
pour confirmer les résultats obtenus.
L’expédition Nerri a été réalisée dans des conditions de crue avec des débits journaliers trois fois plus élevés que la
moyenne annuelle. A Portet-sur-Garonne, le débit annuel en 2018 était de 230 m3/j en 2018, 930 m3/j ont été mesurés
lors des prélèvements des microplastiques.
Tableau 1 : Résultat du comptage de 57 prélèvements :
Nombre total d'échantillons
57
Nombre d'échantillons contenant des microplastiques
47
Nombre total de sites
46
Nombre de sites contenant des microplastiques
41
Nombre total de microplastiques
219
Nombre moyen de microplastiques par échantillon
4,7
Pourcentage d'échantillons avec microplastiques
83 %
Figure 5 : Typologie des microplastiques collectés lors de l’expédition Nerri
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Les types de microplastiques majoritaires sont le Polyethylène (PE), le Polystyrène (PS), le Polystyrène (PP) et le
Cellophane (Ce) (Figure 5). Ces polymères sont principalement utilisés dans l'industrie de l'emballage (sacs plastiques,
bouteilles, emballages alimentaires…) et représentent à eux seuls près de 40% de la production de plastique en Europe.
Parmi ces polymères, le plus demandé est le PE à 30% et représente annuellement une demande de 15 millions de tonnes,
en second le PP à 19% pour 9,5 millions de tonnes. Le PS, quant à lui, est en 7ème position de la demande européenne avec
2 millions de tonnes (PlasticEurope, The facts 2018).
Cela pourrait indiquer une origine principalement urbaine de ces débris. Enfin, le Poly-Ethylène-Propylène-Diène
Monomère (EPDM), présent à 5%, est caractéristique de l’usure des pneus. Les autres polymères tels que l’Ethylène
acétate de Vinyle (EVA), le Polychlorure de vinyle (PVC) et les résines (RE) sont présent à l’état de traces.
Malgré la diversité de microplastiques rencontrée sur l’ensemble du bassin, 40 % des prélèvements ne présentent
seulement qu’un seul type, le plus souvent étant le PE puis le PP. Par ailleurs, 24% des assemblages microplastiques sont
constitués de PE, PP et PS (Annex 1).
Le point de prélèvement de Sainte-Bazeilles, présente le plus grand nombre de microplastiques avec une majorité de
Polystyrène (Figure 6). L’étude réalisée sur le fleuve de la Seine en amont et en aval de l’agglomération de Paris montre
des assemblages microplastiques similaires : 50 % de PE, 29 % de PP et 10 % de PS (Dris et al. 2017).
Figure 6 : Répartition des types de polymères pour chaque station, amont en aval de la Garonne
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Nombres de microplastiques
RE
EVA
PVC
PS
EPDM
CE
PP
PE
24 % des assemblages microplastiques sont constitués de
Polyéthylène, de Polypropylène et de Polystyrène.
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2) Concentrations, flux et facteurs environnementaux
Les flux et les concentrations de microplastiques, calculés à partir des données de débit disponibles (hydro.eaufrance.fr)
varient de 0 à 1177 microplastiques/seconde (MPs/s) avec une moyenne de 103 MPs/s et de 0 à 1,4 MPs/m3 avec une
moyenne de 0,10 MPs /m3 (Tab. 1). Représentant des minima, ces résultats sont comparables à ceux rencontrés sur le
territoire européen (0,10 à 0,28 MPs/m3 dans la Seine et de 1 à 20 MPs/m3 dans le Rhin) (Dris et al. 2017, Mani et al. 2015)
et semblent se situer en dessous de systèmes urbanisés ailleurs dans le monde (entre 15 et 3 400 MPs/m3 sur le fleuve
Los Angeles et entre 10 et 220 MPs/ m3 sur la rivière Saïgon) (Moore et al. 2011, Lahens et al. 2018). Ne perdons pas de
vue que la méthode WYSYWYG nous donne accès à un ordre de grandeur concernant les concentrations et les flux de
microplastiques et que la comparaison avec les concentrations et les flux retrouvés ailleurs doit être soumise à libre
examen de chacun.
Figure 7 : Concentrations en MPs/ m3 sur le fleuve Garonne retrouvées le long de notre expédition
Représentant des minima, ces résultats sont comparables à ceux
rencontrés sur le territoire européen, (…) et semblent se situer en
dessous de systèmes urbanisés ailleurs dans le monde
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Les concentrations en MPs sont discontinues d’amont à aval du fleuve (Annexe 2). La carte des concentrations en MPs/m3
(Fig. 6), permet de distinguer différentes zones.
- A la source du fleuve ainsi qu’entre Castelsarrasin et Agen, les concentrations en MPs sont faibles voire nulles.
Cette seconde zone correspond à une zone naturelle d’expansion de crues. En effet, étant en période de crue
lors des prélèvements, le lit s’est considérablement élargi en occupant partiellement ces zones. Cet
élargissement peut avoir des conséquences sur le comportement hydraulique des masses d’eau, et donc sur
ce qu’elle transporte notamment l’impact sur la turbulence et le courant, qui, lorsqu’ils diminuent ou s’absentent
peuvent provoquer une sédimentation de la charge solide présente dans la masse d’eau.
- A l’inverse, les zones endiguées et avec une forte densité de population comme de Marmande à Bordeaux, ont
des concentrations en MPs élevées. Ces constructions permettent de maintenir la largeur du lit constante et
donc la zone de déplacement des MPs augmente moins en période de crue.
Par ailleurs (fig. 7), trois pics de concentrations associés à des flux importants semblent correspondre à des pics de
débits mesurés lors de la descente. Les forts débits remobilisent certainement les particules accumulées dans les
sédiments avec des zones de fortes turbulences et les remettent en suspension augmentant ainsi la quantité de MPs
retenue dans le filet.
Les STation d'ÉPuration des eaux usées (STEP) sont un point source potentiel des rejets de MPs (Akarsu et al.2019). Des
STEPs sont localisées en amont des zones de prélèvement. Celle de Saint-Gaudens d’une capacité de 300 000 EH et qui
rejette 2724 m3/j est à 1,5 km du prélèvement de Valentine. La concentration la plus élevée enregistrée à Sainte-Bazeille
avec une forte proportion en PS est à proximité de la STEP de Marmande en amont d’une capacité de 30 000 EH (Portail
d'information sur l'assainissement communal). La deuxième concentration la plus élevée est à Latresne, ce prélèvement
en amont du rejet de la STEP de Begles d’une capacité de 408 333 EH. Ce point de prélèvement est susceptible d’être
impacté par les rejets de cette STEP car il fait partie de l’estuaire de la Gironde, le courant pouvant transporter les MPs
de l’aval vers l’amont en fonction de la marée. En effet, les paramètres hydrauliques jouent aussi un rôle dans l’apport
des MPs tenu par les fleuves. Il semblerait que les périodes de crue, mais aussi les apports extérieurs comme le
ruissellement, les apports atmosphériques (lors de tempêtes) contribuent aussi à l’augmentation des ces concentrations
en MPs.
A l’inverse, de faibles concentrations associées à de faibles flux sont identifiées dans les zones d’expansion, qu’elles
soient naturelles ou artificielles. Les points de prélèvements situés à proximité de Golfech et Boé (aval du barrage de
Malause, 15 millions de m³) et Gensac-sur-Garonne (aval du barrage de la retenue de La Brioulette) présentent des flux
faibles ou nuls. L’impact du comportement hydraulique du fleuve sur le trajet de ces MPs semble avoir pour conséquence
leur migration de la colonne d’eau vers les sédiments, compartiments dont seule une remobilisation majeure permettra
leur remise en suspension.
Trois pics de concentration associés à des flux importants semblent correspondre à des pics de débit mesurés
lors de la descente. (…) En effet, les paramètres hydrauliques jouent aussi un rôle dans l’apport des
microplastiques tenu par les fleuves. (…) A l’inverse, de faibles concentrations associées à de faibles flux sont
identifiées dans les zones d’expansion, qu’elles soient naturelles ou artificielles.
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La courbe orange (A) représente les débits journaliers mesurés à la station de Saint-Gaudens du 6 au 19 mai. Les pointillés noirs correspondent à la période à laquelle les prélèvements
ont été effectués par l’équipe le 8 mai. La courbe violette (B) représente le débit journalier mesuré à la station de Portet-sur-Garonne du 6 au 19 mai, avec les pointillés qui correspondent
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Artiga de Lin
Saint Béa
Fronsac
Luscan
Valentine
La Vielle
Labarthe-Inard
Saint-Martory
Gensac-sur-Garonne
Noe
Montaut
Muret
Saubens
Portet-sur-Garonne
Toulouse
Grenade
Verdun-sur-Garonne
Cordes-Tolosannes
Castelsarrasin
Golfech
Boé
Lagruère
Saint-Pardoux-du-Breuil
Sainte-Bazeille
Bourdelles
La Réole
Caudrot
Saint-Macaire
Cadillac
Rions
Portets
Latresne
6/5 7/5 8/5 9/5 10/6 11/5 12/5 13/5 14/5 15/5 16/5 17/5 18/5 19/5
Concentrations MPs/m3
Stations Garonne Amont - Aval et dates de prélèvement
AvalAmont
Barrage de Malause
Retenue de La Brioulette
B
AC
Figure 8 : Concentrations en MPs/m3 à chaque site et pour chaque date de prélèvement
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à la période où les prélèvements ont été effectués par l’équipe le 12 et 13 mai. La courbe verte (C) représente le débit journalier mesuré à la station de Tonneins du 6 au 19 mai, avec les
pointillés qui correspondent à la période où les prélèvements ont été effectués par l’équipe le 17, 18 et 19 mai.
Les deux flèches violettes représentent la position des principaux barrages sur la Garonne.
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Conclusion
L’analyse qualitative a rendu possible la caractérisation des principaux types de polymères présents dans la Garonne. Le
PolyEthylène, le PolyStyrène et le PolyPropylène, sont, comme pour le fleuve de la Seine les MPs les plus présents en eaux
de surface (Driss et al, 2017). A l’échelle Européenne, ils sont aussi les types de polymères les plus produits et utilisés en
Europe. (PlasticEurope, The facts 2018)
Quant à l’analyse quantitative, elle légitime plusieurs hypothèses concernant le trajet et le devenir des MPs de l’amont
vers l’aval. En effet, les concentrations en MPs minimales ont été observées dans des zones naturelles d’expansion de
crues et des retenues de barrages associées à de faibles turbulences, interrompant la continuité du cours d’eau. Ces
zones sont potentiellement des zones de piégeage temporaire des MPs dans les sédiments ou sur les berges. Ainsi, une
partie de ces MPs pourrait se déposer dans la fraction sédimentaire, être ingérée par des organismes ou être ramenée
sur les berges.
En parallèle, les résultats mettent en évidence un lien licite entre les conditions météorologiques extrêmes (fortes
précipitations) et l’augmentation des concentrations en MPs. Cette contingence peut être manifestée par l’apport en MPs
par ruissellement (diffuse), conjointe aux rejets localisés des STations d'ÉPuration des eaux usées des eaux gravitaires
et la remise en suspension par les forts débits des MPs contenus dans les sédiments. Le fleuve n’est donc pas un
continuum et les paramètres hydrodynamiques doivent être pris en compte pour comprendre comment les MPs sont
transportés.
Cette étude tente d’exposer différentes sources potentielles, mais une stratégie adaptée devra être mis en place pour
déterminer prioritairement quelle source est la plus problématique. La fragmentation des MPs est principalement liée
aux rayonnements UVs (Scott, 1972), cependant celle-ci s’opère aussi en fonction de nombreux paramètres comme la
température ambiante, le type de polymère et les additifs. Ainsi la fragmentation peut être considérée comme un élément
seulement informatif sur le temps de résidence dans l’environnement, mais ce paramètre est aujourd’hui difficilement
mesurable. Les MPs traversent des milieux différents ; lentique (barrage), lotique (fleuve) et une partie estuarienne. Dans
certains cas, l’échantillonnage de surface ne donne pas une vision exhaustive de la concentration en MPs de l’ensemble
du fleuve. L’échantillonnage du compartiment sédimentaire, de la colonne d’eau ainsi que près des berges donnerait des
informations supplémentaires sur leurs transports.
Enfin, le paramètre temporel et aussi à prendre en compte. La descente de la Garonne n’a pas été faite à la même vitesse
que le courant qui variait de 2 à 4 m/s. Cela signifie qu’un prélèvement à un point n’est pas réalisé dans des conditions
de courant similaire que le suivant, cela peut être confirmé par la nature des MPs.
Le produit de l’expérience à l’issue de l’expédition Nerri nous permet de dresser un bilan positif : en associant partenaires
universitaires, collectivités et volontaires, nous constatons les effets d'une science impliquée à tous les niveaux. Du
raisonnement initial aux solutions concrètes mises en œuvre, une autre Science voit le jour autour mêlant à des enjeux
sociétaux et environnementaux majeurs.
L’arrivée des polymères dans nos vies est à double tranchant, entre le
formidable et l’obscur. Nombreuses utilisations sont vitales, d’autres contestables et certaines nuisibles. Il appartient à
tous de participer au débat, de se joindre à l’équipage et apporter un fragment de réponse aux questions scientifiques
sur le devenir des plastiques dans l’environnement, mais aussi celui impliquant nos modes de vies.
Plus d’informations sur : lapagaiesauvage.org/laboratoirecitoyen
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V. Remerciements
Nous tenons tout particulièrement à remercier les 74 contributeurs qui ont permis à ce projet de voir le jour !
Encore merci à nos partenaires qui ont cru en nous : Jérome Nissen de Itiwit, Nicolas Fayol de Tahe Outdoors France,
Alban Gardès d’Adrenagliss, Thierry Trottouin de Veolia, Léa et Océane de La Vrac Mobile, Lucille et Thomas de L'autre
Campagne, JP de l’Esquimau Kayak Club Lourdais, CNRS, SIGMA Clermont, Vincent Verney de l’Université Clermont
Auvergne, Vincent Cadoret du SMEAG, Mathilde Monperrus et Laurent Lanceleur de l’Université de Pau et des Pays de
l’Adour, Agence de l’Eau Adour Garonne, Paul de Chantier Tramasset, Christophe de Les Marins de la Lune, Cécile et tous
les bénévoles de Champs d'Action. Et toutes les personnes qui nous ont hébergées et invitées à manger au chaud durant
ces deux semaines pluvieuses !...
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VI. Bibliographie
Akarsu, Ceyhun, Halil Kumbur, Kerem Gökdağ, Ahmet E. Kıdeyş, et Anna Sanchez-Vidal. « Microplastics Composition and
Load from Three Wastewater Treatment Plants Discharging into Mersin Bay, North Eastern Mediterranean Sea ». Marine
Pollution Bulletin 150 (1 janvier 2020) : 110776. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.110776.
Castañeda, Rowshyra A., et al. "Microplastic pollution in St. Lawrence river sediments."
Canadian Journal of Fisheries and
Aquatic Sciences
71.12 (2014): 1767-1771.
Dris, R., 2016. First assessement of sources and fate of macro and micro plastics in urban hydrosystems : Case of Paris
megacity (phdthesis). Université Paris-Est.Eriksen, M., Lebreton, L.C.M., Carson, H.S., Thiel, M., Moore, C.J., Borerro, J.C.,
Galgani, F., Ryan, P.G., Reisser, J., 2014. Plastic Pollution in the World's Oceans: More than 5 Trillion Plastic Pieces Weighing
over 250,000 Tons Afloat at Sea. PLOS ONE 9, e111913. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0111913
Lahens, Lisa, Emilie Strady, Thuy-Chung Kieu-Le, Rachid Dris, Kada Boukerma, Emmanuel Rinnert, Johnny Gasperi, et Bruno
Tassin. « Macroplastic and Microplastic Contamination Assessment of a Tropical River (Saigon River, Vietnam)
Transversed by a Developing Megacity ». Environmental Pollution 236 (1 mai 2018) : 661-71.
https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.02.005.
« Market data: PlasticsEurope ». https://www.plasticseurope.org/en/resources/market-data.
Mani, Thomas, et Armin Hauk. « Microplastics profile along the Rhine River », décembre 2015.
https://www.nature.com/articles/srep17988.
Moore, Lattin, et Zellers. « Quantity and type of plastic debris flowing from two urban rivers to coastal waters and beaches
of Southern California », mars 2011.
Rousse Ana et Lamy Thierry (2009). Nerrivik. Les Enfants Rouges, 80p. Frédéric; Bertho-Lavenir, Catherine (1996).
Histoire des médias : de Diderot à Internet. Paris : Colin, 351 p.
Sharma, Shivika & Chatterjee, Subhankar. (2017). Microplastic pollution, a threat to marine ecosystem and human health:
a short review. Environmental Science and Pollution Research. 24. 10.1007/s11356-017-9910-8.
Sanchez, W. (2014). Contamination des poissons d’eau douce par les microplastiques.
Scott, G. (1972). Plastics packaging and coastal pollution. International Journal of Environmental Studies,3, 3536.
Wagner, M. et al. (2014): Microplastics in Freshwa-ter Ecosystems: What We Know and What We Need to Know. Environ Sci
Eur. http://www.biomedcen-tral.com/content/pdf/s12302-014-0012-7.pdf
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VII. Liste des Acronymes
HAP : hydrocarbures aromatiques polycycliques
PCB : polychlorobiphényles
RE : résine
PA : polyamide
PDMS : silicone
CE : cellophane
PE : polyéthylène
PP : polypropylène
PET : Polyethylene terephthalate
µm : micromètre
UV : Ultra Violet
MPs : microplastiques
STEP : STation d'ÉPuration des eaux usées
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VIII. Annexe
ANNEXE 1
Caractéristiques des crues sur le fleuve Garonne
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ANNEXE 2
Principaux résultats de la descente de la Garonne du 7 au 19 mai 2018
Ville
Nombre de
MPs
Débit journalier
m3/s
Concentration
MPs/m3
Flux MPs/s
Artiga de Lin
0
0,00
0
Saint Béa
1
75
0,005
0,4
Fronsac
0
88
0,00
0
Luscan
2
88
0,01
1
Valentine
5
316
0,24
76
La Vielle
4
316
0,18
58
Labarthe-Inard
1
316
0,05
15
Saint-Martory
2
268
0,04
10
Gensac-sur-Garonne
0
268
0,00
0
Noe
2
453
0,02
7
Montaut
7
371
0,06
21
Muret
1
371
0,01
3
Saubens
2
371
0,02
6
Portet-sur-Garonne
1
469
0,01
5
Toulouse
2
663
0,11
75
Grenade
4
663
0,23
151
Verdun-sur-Garonne
1
729
0,05
35
Castelsarrasin
3
729
0,02
17
Golfech
0
0,00
0
Boé
0
0,00
0
Lagruère
2
1510
0,03
39
Saint-Pardoux-du-Breuil
3
1510
0,05
78
Sainte-Bazeille
27
1510
1,43
2157
Bourdelles
2
1510
0,10
157
La Réole
2
1270
0,10
157
Caudrot
7
1270
0,12
157
Saint-Macaire
7
1270
0,12
157
Cadillac
3
1270
0,05
67
Rions
1
1270
0,05
67
Portets
2
1090
0,12
135
Latresne
9
1090
0,48
520
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ANNEXE III idem pour ces 2 figures
Proportion des types de microplastiques dans chacun des prélèvements réalisés le long du fleuve Garonne (Carte sud)
Proportion des types de microplastiques dans chacun des prélèvements réalisés le long du fleuve Garonne (Carte Est)
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Proportion des types de microplastiques dans chacun des prélèvements réalisés le long du fleuve Garonne (Carte Nord)
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ANNEXA IV :
Les menus de l’expédition
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Article
Microplastics result from fragmentation of plastic debris or are released to the environment as preproduction pellets or components of consumer and industrial products. In the oceans, they contribute to the 'great garbage patches'. They are ingested by many organisms, from protozoa to baleen whales, and pose a threat to the aquatic fauna. Although as much as 80% of marine debris originates from land, little attention was given to the role of rivers as debris pathways to the sea. Worldwide, not a single great river has yet been studied for the surface microplastics load over its length. We report the abundance and composition of microplastics at the surface of the Rhine, one of the largest European rivers. Measurements were made at 11 locations over a stretch of 820 km. Microplastics were found in all samples, with 892,777 particles km(-2) on average. In the Rhine-Ruhr metropolitan area, a peak concentration of 3.9 million particles km(-2) was measured. Microplastics concentrations were diverse along and across the river, reflecting various sources and sinks such as waste water treatment plants, tributaries and weirs. Measures should be implemented to avoid and reduce the pollution with anthropogenic litter in aquatic ecosystems.
Full-text available
Article
Although widely detected in marine ecosystems, microplastic pollution has only recently been documented in freshwater environments, almost exclusively in surface waters. Here, we report microplastics (polyethylene microbeads, 0.40–2.16 mm diameter) in the sediments of the St. Lawrence River. We sampled ten freshwater sites along a 320-km section from Lake St. Francis to Québec City, by passing sediment collected from a benthic grab through a 500μm sieve. Microbeads were discovered throughout this section and their abundances varied by four orders of magnitude across sites. Median and mean (±1 S.E.) densities across sites were 52 microbeads m**-2 and 13 832 (± 13677) microbeads m**-2, respectively. The highest site density was 1.4 × 10**5 microbeads m**-2 (or 10**3 microbeads L**-1), which is similar in magnitude to microplastic concentrations found in the most contaminated marine sediments. Mean diameter of microbeads was smaller at sites receiving municipal or industrial effluent (0.70 ± 0.01 mm) than at non-effluent sites (0.98 ± 0.01 mm), perhaps suggesting differential origins. Given the prevalence and locally high densities of microplastics in St. Lawrence River sediments, their ingestion by benthivorous fishes and macroinvertebrates warrants investigation.
Full-text available
Article
Background: While the use of plastic materials has generated huge societal benefits, the ‘plastic age’ comes with downsides: One issue of emerging concern is the accumulation of plastics in the aquatic environment. Here, so-called microplastics (MP), fragments smaller than 5 mm, are of special concern because they can be ingested throughout the food web more readily than larger particles. Focusing on freshwater MP, we briefly review the state of the science to identify gaps of knowledge and deduce research needs. State of the science: Environmental scientists started investigating marine (micro)plastics in the early 2000s. Today, a wealth of studies demonstrates that MP have ubiquitously permeated the marine ecosystem, including the polar regions and the deep sea. MP ingestion has been documented for an increasing number of marine species. However, to date, only few studies investigate their biological effects. The majority of marine plastics are considered to originate from land-based sources, including surface waters. Although they may be important transport pathways of MP, data from freshwater ecosystems is scarce. So far, only few studies provide evidence for the presence of MP in rivers and lakes. Data on MP uptake by freshwater invertebrates and fish is very limited. Knowledge gaps: While the research on marine MP is more advanced, there are immense gaps of knowledge regarding freshwater MP. Data on their abundance is fragmentary for large and absent for small surface waters.Likewise, relevant sources and the environmental fate remain to be investigated. Data on the biological effects of MP in freshwater species is completely lacking. The accumulation of other freshwater contaminants on MP is of special interest because ingestion might increase the chemical exposure. Again, data is unavailable on this important issue. Conclusions: MP represent freshwater contaminants of emerging concern. However, to assess the environmental risk associated with MP, comprehensive data on their abundance, fate, sources, and biological effects in freshwater ecosystems are needed. Establishing such data critically depends on a collaborative effort by environmental scientists from diverse disciplines (chemistry, hydrology, ecotoxicology, etc.) and, unsurprisingly, on the allocation of sufficient public funding.
Article
Copious quantities of microplastics enter the sewage system on a daily basis, and hence wastewater treatment plants (WWTPs) could be an important source of microplastic pollution in coastal waters. Influent and effluent discharges from three WWTPs in Mersin Bay, Turkey were sampled at monthly intervals over a one-year period during 2017. When data from all WWTPs were combined, fibers constituted the dominant particle form, accounting for 69.7% of total microplastics. Although notable oscillations in microplastic particle concentrations were observed throughout the year influent waters on average contained about 2.5-fold greater concentrations of microplastics compared to the effluent waters. An average of 0.9 microplastic particles were found per liter of effluent from the three WWTPs amounting to around 180 × 106 particles per day to Mersin Bay. This shows that despite their ability to remove 55-97% of microplastics, WWTPs are one of the main sources of microplastics to the northeast Mediterranean Sea.
Article
En raison de leurs propriétés physiques et de leur faible coût, les plastiques ont envahi depuis maintenant plusieurs années notre quotidien et trouvent désormais leur place dans un nombre très important d’applications. De ce fait, la production mondiale de plastiques a augmenté, passant de 1,5 million de tonnes en 1950 à 288 millions de tonnes en 2012 et, avec elle, la contamination de l’environnement par les matières plastiques tant sous forme de macro que de micro-déchets. Cette contamination de l’environnement et celle des espèces sauvages est très largement décrite en milieu marin où elle fait d’ailleurs l’objet d’une surveillance spécifique. A contrario, peu de données existent sur la contamination des écosystèmes dulçaquicoles par les déchets plastiques et en particulier les microplastiques dont la taille est inférieure à 5 mm. De récents travaux ont mis en évidence, de par le monde, la contamination de certains plans d’eau par les microplastiques, posant alors la question du transfert vers les organismes aquatiques et des effets associés. C’est dans ce contexte que s’inscrivent les travaux menés par l’INERIS sur cette thématique et qui utilisent le goujon, poisson très répandu dans les cours d’eau européens, comme sentinelle de cette nouvelle contamination.
Article
Studies of isolated stretches of shore line have indicated that pollution due to plastic packaging is a result of the deposition of sea‐borne waste. The waste is primarily a by‐product of international commerce and not, as is commonly assumed, due to the irresponsibility of the casual visitor.Indications are that the common packaging plastics vary markedly in their resistance to environmental breakdown. Low density polyethylene which is used for agricultural sacks, wrapping film and detergent bottles survives unchanged for many years, whereas high density polyethylene which is used for bleach and sanitary fluid, and other rigid containers embrittles and eventually disappears by absorption into the environment on very prolonged outdoor exposure. The survey indicates a need for the acceleration of this process.