Les microplastiques dans l’Océan Austral

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Question émergente

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Auteurs

Catherine L. Waller (1), Huw J. Griffiths (2) Claire M. Waluda (2), Sally E. Thorpe (2), Iván Loaiza (3), Bernabé Moreno (3), Cesar O. Pacherres (3), Peter Ryan (4), Giuseppe Suaria (5), Atsuhiko Isobe (6), Kevin A. Hughes (2)

(1) School of Environmental Sciences, University of Hull, UK. c.l.waller@hull.ac.uk
(2) British Antarctic Survey, Natural Environment Research Council, Cambridge, UK
(3) Carrera de Biología Marina, Universidad Científica del Sur, Perú
(4) FitzPatrick Institute of African Ornithology, DST-NRF Centre of Excellence, University of Cape Town, South Africa
(5) ISMAR-CNR, Forte Santa Teresa, Pozzuolo di Lerici, 19032 La Spezia, Italy
(6) Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University, Japan

Examiné par des pairs tick


Résumé

Texte original en anglais – traduction française supervisée par Laura Frere

L’Océan Austral présente les plus faibles densités de déchets de macroplastiques flottants dans le monde. Il était supposé que la région était relativement exempte d’une contamination par les microplastiques. Cependant, des études récentes et des projets de sciences participatives ont rapporté la présence de microplastiques dans des sédiments profonds et peu profonds, ainsi qu’à la surface de l’eau. Dans d’autres régions du monde il a été démontré, via des expériences en laboratoire et des études de terrain, que les microplastiques affectaient négativement différentes espèces marines incluant les organismes pélagiques et benthiques. Après l’examination des informations disponibles sur les microplastiques (incluant les macroplastiques comme source de microplastiques) dans l’Océan Austral, nous présentons des concentrations estimées de microplastiques, ainsi que l’identification des sources potentielles et voies de transport dans cette région. Les estimations suggèrent que les quantités de pollution microplastiques rejetées par les navires et les stations de recherche scientifique dans cette région sont susceptibles d’être négligeables à l’échelle de l’Océan Austral, mais peuvent être significatives à une échelle locale. De plus, les prévisions de concentration en microplastiques provenant de sources locales sont inférieures de plusieurs ordres de grandeurs aux niveaux  rapportés dans les résultats d’échantillonnages publiés. Le transfert via la surface de l’eau en provenance de plus basses latitudes est susceptible de contribuer aux concentrations de plastiques dans l’Océan Austral.


Résumé

L’Océan Austral, région au sud du Front Polaire, a une surface d’approximativement 22 millions de km2 et un volume supérieur à 71,8 millions de km3, soit 5,4 % des océans de la planète. La pollution par les macroplastiques flottants (i.e. particules de plastique > 5 mm (1)) est de plus en plus préoccupante. Elle impacte via, par exemple, l’enchevêtrement ou l’ingestion par des prédateurs marins (2, 3) et le dépôt de débris échoués (4, 5). En revanche, la pollution de l’Océan Austral par les microplastiques (particules < 5 mm) a fait l’objet d’une attention accrue au cours de ces dernières années (6) mais cela demande encore des efforts en ce qui concerne le travail scientifique et règlementaire, bien que le problème soit de plus en plus reconnu mondialement (voir 7 pour le résumé) (Figure 1).

Microplastics Fig 1

Figure 1. Principales installations antarctiques côtières exploitées par les programmes antarctiques nationaux et enregistrement des résultats de microplastiques et de macroplastiques dans les eaux de surface, sur les plages et dans les sédiments au sud du front polaire. Limite du tracé: position moyenne du front polaire. Points rouges: stations de recherche et installations. Croix jaunes: enregistrements de macroplastiques. Croix vertes: enregistrements de microplastiques

Hormis quelques travaux préliminaires sur l'ingestion de microplastiques par des oiseaux marins nichant en zone subantarctique (par exemple 8), à ce jour aucun rapport n’a été publié sur les effets des microplastiques sur les organismes marins en antarctiques. Dans d’autres régions du monde il a été démontré, via des expériences en laboratoire et des études de terrain, que les microplastiques affectent négativement différentes espèces marines, y compris les organismes pélagiques et benthiques. Les preuves provenant de l'hémisphère nord montrent que les microplastiques peuvent avoir un impact sur les écosystèmes en causant des effets toxicologiques sur des espèces clés comme les copépodes (9) et les euphausiacés, groupe qui comprend le krill (10), à la base de la chaîne alimentaire. Ils peuvent également entrainer une bioaccumulation potentielle et la bioamplification des toxines associées telles que les phtalates avec l’augmentation du niveau trophique (11,12,13,14).

Les sources de pollutions marines par les microplastiques peuvent être primaires ou secondaires. Les microplastiques primaires peuvent être dérivés de produits cométiques (tels que les dentifrices, les shampoings et les gels douche) et de fibres synthétiques provenant des machines à laver le linge (Figure 2). 

Replacement Imge Microplastics Fig 2

Figure 2. Fragments de microplastiques provenant de produits cosmétiques vus au microscope. (Photo: Mary Sewell, Université d'Auckland)

Les microplastiques secondaires, incluant les particules et les fibres, résultent de la dégradation de débris de macroplastiques, ce qui est courant dans tous les océans du monde (voir 15 pour revue) (figures 3 et 4). A l’échelle de la planète, plusieurs études approfondies des océans, à proximité des régions peuplées, ont évalué la contribution de différentes sources de microplastiques primaires et secondaires dans l’environnement marin (voir 7 pour résumé). Ces études concluent que la majorité des microplastiques présents dans le milieu marin proviennent de sources secondaires.

Microplastics Fig 3

Figure 3. Débris de macroplastiques primaires trouvés autour des nids d'oiseaux marins dans les îles subantarctiques, qui se dégradent et s’effritent en fragments de microplastiques. (Photo: British Antarctic Survey)

Microplastics Fig 4

Figure 4. Débris de microplastiques secondaires trouvés dans les couches de surface de l'Océan Austral (Photo: British Antarctic Survey)

Actuellement, il n'y a pas de réglementation mondiale pour le rejet des eaux usées (y compris les eaux grises issues de la baignade et des lessives), et l'Organisation Maritime Internationale n'en tient pas compte activement. En 1998, le protocole sur la protection de l'environnement du Traité sur l'Antarctique contient des annexes spécifiques sur l'élimination des déchets et la gestion des déchets (Annexe III), ainsi que sur la prévention de la pollution marine (Annexe IV). Cependant, les parties ne sont pas obligées de traiter les eaux usées rejetées par leurs stations de recherche scientifique. Actuellement, il n'y a pas de surveillance régulière des microplastiques dans les eaux antarctiques.

Waller et al. (7) a estimé un apport potentiel maximal de 44-500 kg particules de microplastiques provenant de produits cosmétiques et de 0,5-25,5 milliards de fibres de plastique provenant des machines à laver le linge dans l'océan Austral et par décennie. Cependant, il existe à ce jour peu de rapports sur la présence de microplastiques dans l'Océan Austral, et les méthodes d'échantillonnage et de rapports ne sont pas encore cohérentes ou comparables. Des particules de microplastiques ont été trouvées dans des sédiments intertidaux d'une île subantarctique (1), dans des sédiments marins profonds dans la mer de Weddell (16), dans les eaux de surface du secteur Pacifique de l'Océan Austral (17,18) et dans des sédiments peu profonds et des macroalgues dans des sites de l'île King George, à proximité de stations de recherche scientifique (7).

Bien que cela ne figure pas dans la littérature examinée par des pairs, un projet environnemental de science participative a récemment trouvé des microplastiques dans les eaux de surface de l'Océan Austral à des niveaux comparables avec ceux relevés dans des régions plus peuplées du monde (19). L'organisation  des sciences participatives Adventure Science a rapporté des valeurs moyennes remarquablement élevées de 22 particules.L-1 dans des échantillons d'eau de mer prélevés à l'ouest de la péninsule antarctique, avec une concentration maximale de 117 particules.L-1. La Fondation Tara Expeditions a trouvé des microplastiques dans chacun de ses quatre échantillons collectés dans l'Océan Austral, avec une concentration de 0,55 à 56,58 g.km-2  pour les particules de microplastiques (20). Cózar et al. ont trouvé des concentrations de 0,100-0,514 g.km-2 dans toutes les stations d'échantillonnage sud du Front Polaire (21) et Isobe et al. (18) ont trouvé des valeurs allant de 46 000 à 99 000 particules.km--2 dans des zones d'échantillonnage au sud de la latitude 60°S. Une étude de Cincinelli et al. a détecté des concentrations plus élevées de microplastiques dans les régions côtières de la mer de Ross (jusqu'à 1,8 particules.m-3) par rapport aux échantillons prélevés en pleine mer, dont la majorité étaient des fragments (17). Munari et al. signalent la présence de matières plastiques dans les échantillons de sédiments de la baie de Terra Nova avec un total de 1661 débris (3,14 g), les fibres étant le type le plus souvent détecté (22).

Les microplastiques générés dans la région à partir de la dégradation des macroplastiques, ou ceux transférés dans l'Océan Austral via le front polaire, doivent encore être quantifiés de manière plus fiable, mais ces deux voies peuvent être des contributeurs majeurs, comme identifié ailleurs dans le monde. Comme les unités et les méthodes utilisées dans les études existantes ne sont pas comparables, une estimation quantitative et robuste des concentrations de macro et microplastiques autour des océans du sud est impossible à l'heure actuelle. Pour identifier les sources et comprendre l'ampleur de cette pollution, un effort coordonné au niveau international est nécessaire avec des techniques d'échantillonnage, d'extraction et d'identification des microplastiques standardisées ou comparables, et des méthodes d'observation et d'enregistrement des macroplastiques pour cartographier et évaluer la distribution circumpolaire des plastiques.


Évènements clés

1979

Un petit nombre de phoques à fourrure antarctiques (Arctocephalus gazella) observés enchevêtrés dans des débris artificiels dans le sous-Antarctique

1985

Déchets de plastique rapportés sur le continent antarctique en 1984, la CCAMLR accepte de surveiller les déchets échoués dans l'Antarctique avec des valeurs de référence établies en 1994

1987

Rapports que les objets en plastique représentent 73% des débris anthropogéniques sur les plages des îles de l'Océan Austral avec des microplastiques ingérés dans l'estomac d'au moins quelques individus de la plupart des pétrels et des océanites tempête de l'Océan Austral ; 92% des pétrels bleus Halobaena caerulea contiennent du plastique (28). Des microplastiques ont été trouvés dans l'estomac des prions Pachyptila spp. échoués sur les plages néo-zélandaises datant de 1960

1988

Le relevé annuel systématique des enchevêtrements de mammifères marins commence dans le subantarctique, celui des débris échoués en 1990, suivi en 1993 par les relevés annuels des débris marins associés aux oiseaux de mer au même endroit

2002

Convey et al. signalent l'accumulation de débris dans les îles situées autour de l'arc Scotia, étudié en 1997

2003

Rapport d'ingestion secondaire de microplastiques par les otaries Arctocephalus spp. sur l'île Macquarie durant les années 1990

2009

Rapport des microplastiques provenant des sédiments intertidaux de la région subantarctique

2013

Des particules de microplastiques ont été trouvées dans les sédiments marins profonds de la mer de Weddell; le projet de science participative détecte des concentrations élevées de microplastiques au large de la péninsule antarctique occidentale

2014

Rapport de la présence de microplastiques en provenance des stations d'échantillonnage des eaux de surface au sud du front polaire antarctique

2017

Rapports de microplastiques (fibres et particules) dans les eaux de surface du secteur Pacifique de l'océan Austral, dans des sédiments peu profonds et des macroalgues sur des sites de l'île King George à proximité des stations de recherche scientifique et de sédiments peu profonds (<140m) de la baie Terra Nova