Un scientifique de l'AWI prépare une carotte de glace de mer arctique pour une analyse microplastique dans un laboratoire de l'AWI Helgoland. Crédit :Alfred-Wegener-Institut/Tristan Vankann
Experts de l'Institut Alfred Wegener, Le Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI) a récemment trouvé des quantités plus élevées de microplastiques dans la banquise arctique que jamais auparavant. Cependant, la majorité des particules étaient microscopiquement petites. Des échantillons de glace provenant de cinq régions de l'océan Arctique contenaient jusqu'à 12, 000 particules microplastiques par litre de banquise. Plus loin, les types de plastique ont montré une empreinte unique dans la glace, permettant aux chercheurs de les retracer jusqu'à des sources possibles. Il s'agit de l'énorme plaque d'ordures dans l'océan Pacifique; le pourcentage élevé de particules de peinture et de nylon indiquait une intensification des activités de navigation et de pêche dans certaines parties de l'océan Arctique. La nouvelle étude vient d'être publiée dans la revue Communication Nature .
"Au cours de notre travail, on s'est rendu compte que plus de la moitié des particules microplastiques piégées dans la glace faisaient moins d'un vingtième de millimètre de large, ce qui signifie qu'ils pourraient facilement être ingérés par des micro-organismes arctiques comme les ciliés, mais aussi par les copépodes, " dit la biologiste et première auteure de l'AWI, le Dr Ilka Peeken. L'observation est très troublante car, comme elle l'explique, "Personne ne peut dire avec certitude à quel point ces minuscules particules de plastique sont nocives pour la vie marine, ou finalement aussi pour les êtres humains.
L'équipe de chercheurs de l'AWI avait collecté des échantillons de glace au cours de trois expéditions dans l'océan Arctique à bord du brise-glace de recherche Polarstern au printemps 2014 et à l'été 2015. Ils proviennent de cinq régions le long de la dérive transpolaire et du détroit de Fram, qui transporte la glace de mer du centre de l'Arctique à l'Atlantique Nord.
Un spectromètre infrarouge révèle une forte contamination par des microparticules
Le microplastique fait référence aux particules de plastique, fibres, boulettes et autres fragments d'une longueur, largeur ou diamètre allant de quelques micromètres seulement (millièmes de millimètre) à moins de cinq millimètres. Une quantité considérable de microplastique est libérée directement dans l'océan par la détérioration progressive de gros morceaux de plastique. Mais le microplastique peut également être créé sur terre, par exemple, par le blanchiment des textiles synthétiques ou l'abrasion des pneus de voiture. Le plastique flotte initialement dans l'air sous forme de poussière, et est ensuite emporté par le vent vers l'océan, ou s'y retrouve par les réseaux d'égouts.
Afin de déterminer la quantité exacte et la répartition des microplastiques dans la banquise, les chercheurs de l'AWI ont été les premiers à analyser les carottes de glace couche par couche à l'aide d'un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), un appareil qui bombarde les microparticules de lumière infrarouge et utilise une méthode mathématique spéciale pour analyser le rayonnement qu'elles renvoient. Selon leur maquillage, les particules absorbent et réfléchissent différentes longueurs d'onde, permettant à chaque substance d'être identifiée par son empreinte optique.
« En utilisant cette approche, nous avons également découvert des particules de plastique de seulement 11 micromètres de diamètre. C'est à peu près un sixième du diamètre d'un cheveu humain, et explique aussi pourquoi nous avons trouvé des concentrations de plus de 12, 000 particules par litre de glace de mer, ce qui est deux à trois fois plus élevé que ce que nous avions trouvé dans les mesures précédentes, " dit Gunnar Gerdts, dans le laboratoire duquel les mesures ont été effectuées. Étonnamment, les chercheurs ont découvert que 67 pour cent des particules détectées dans la glace appartenaient à la catégorie à plus petite échelle de 50 micromètres et moins.
Le brise-glace de recherche allemand POLARSTERN au-dessus de la dorsale Lomonossov dans l'océan Arctique central. Crédit :Alfred-Wegener-Institut/Ruediger Stein
La dérive des glaces et l'empreinte chimique offrent des indices sur les régions d'origine des polluants
La densité et la composition des particules variaient considérablement d'un échantillon à l'autre. Les chercheurs ont déterminé que les particules de plastique n'étaient pas uniformément réparties dans la carotte de glace. "Nous avons retracé le parcours des banquises que nous avons échantillonnés et pouvons maintenant affirmer en toute sécurité que la région dans laquelle la banquise s'est initialement formée et les masses d'eau dans lesquelles les banquises dérivent à travers l'Arctique tout en se développant, ont une énorme influence sur la composition et la stratification des particules de plastique enrobées, " raconte Ilka Peeken.
Les chercheurs ont également appris que la banquise, qui sont entraînés dans les masses d'eau du Pacifique du bassin canadien, contiennent des concentrations particulièrement élevées de particules de polyéthylène. Le polyéthylène est utilisé dans les matériaux d'emballage. Comme l'écrivent les experts dans leur étude, "Par conséquent, nous supposons que ces fragments représentent les restes de ce qu'on appelle le Great Pacific Garbage Patch, et sont poussés le long du détroit de Béring et dans l'océan Arctique par l'afflux du Pacifique. »
En revanche, les scientifiques ont principalement trouvé des particules de peinture de navire et des déchets de nylon provenant de filets de pêche dans la glace des mers marginales peu profondes de Sibérie. "Ces résultats suggèrent que les activités de navigation et de pêche en expansion dans l'Arctique laissent leur marque. Les concentrations élevées de microplastiques dans la glace de mer ne peuvent donc pas seulement être attribuées à des sources situées en dehors de l'océan Arctique. Au lieu de cela, ils signalent également une pollution locale dans l'Arctique, " dit Ilka Peeken.
Les chercheurs ont trouvé un total de 17 types différents de plastique dans la banquise, y compris les matériaux d'emballage comme le polyéthylène et le polypropylène, mais aussi des peintures, nylon, polyester, et acétate de cellulose, ce dernier étant principalement utilisé dans la fabrication de filtres à cigarettes. Pris ensemble, ces six matériaux représentaient environ la moitié de toutes les particules microplastiques détectées.
Selon Ilka Peeken, "La banquise lie tous ces déchets plastiques pendant deux à onze ans au maximum - le temps qu'il faut aux banquises des mers marginales de Sibérie ou de l'Arctique nord-américain pour atteindre le détroit de Fram, où ils fondent." Mais inversement, cela signifie également que la glace de mer transporte de grandes quantités de microplastiques vers les eaux au large de la côte nord-est du Groenland.
Les chercheurs ne peuvent pas encore dire si les particules de plastique libérées restent par la suite dans l'Arctique ou sont transportées plus au sud; En réalité, il semble probable que la litière en plastique commence à s'enfoncer dans des eaux plus profondes relativement rapidement. "Les particules microplastiques flottantes sont souvent colonisées par des bactéries et des algues, ce qui les rend de plus en plus lourds. Parfois, ils s'agglutinent avec des algues, ce qui les fait dériver vers le fond marin beaucoup plus rapidement, " explique la biologiste et co-auteur de l'AWI, le Dr Melanie Bergmann.
Les observations faites par les chercheurs du réseau hauturier de l'AWI HAUSGARTEN dans le détroit de Fram donnent un poids supplémentaire à cette thèse. Comme le raconte Melanie Bergmann, "Nous avons récemment enregistré des concentrations de microplastiques allant jusqu'à 6 500 particules de plastique par kilogramme de fond marin ; ce sont des valeurs extrêmement élevées."
