Une équipe de recherche UD dirigée par Jonathan Cohen et Tobias Kukulka, professeurs associés au Collège de la Terre, Ocean and Environment (CEOE) examine les microplastiques dans la baie du Delaware. Comme toutes sortes de pollution plastique, les microplastiques peuvent nuire aux animaux et polluer l'écosystème. Crédit :Jonathan Cohen
Chaque année, environ 8 millions de tonnes de plastique sont déversées dans les océans du monde. Les microplastiques, matériaux trouvés dans l'environnement marin qui se produisent dans des tailles inférieures à cinq millimètres et sont la forme la plus abondante de débris marins observés à la surface de l'océan.
Les environnements estuariens et côtiers jouent un rôle crucial de tampon entre les terres, environnements d'eau douce et l'océan ouvert où les débris de plastique s'accumulent. Malgré l'exercice de cette fonction essentielle, les environnements estuariens et côtiers n'ont pas fait l'objet d'études approfondies sur la prévalence et l'impact des microplastiques.
Pour aider à mieux comprendre comment ces environnements sont affectés par les microplastiques, Des chercheurs de l'Université du Delaware ont étudié les microplastiques dans la baie du Delaware, qui est une marée-, environnement estuarien poussé par le vent et l'eau douce.
Ils ont découvert une concentration substantielle de microplastiques dans la baie du Delaware qui s'accumulent dans des points chauds entraînés par la flottabilité, vents et marées, tout cela conduit à une grande variabilité des distributions des microplastiques (à travers l'espace et le temps) dans la baie.
Les résultats de leur étude ont été publiés dans le Sciences et technologies de l'environnement journal académique.
Le projet a été dirigé par Jonathan Cohen et Tobias Kukulka, professeurs associés au Collège de la Terre, Océan et Environnement (PDG), ainsi que les étudiants à la maîtrise du CEOE Anna Internicola et R. Alan Mason.
Cohen a déclaré qu'étant donné qu'il s'agit d'un domaine d'intérêt public intense, avec d'éventuelles réglementations gouvernementales sur les microplastiques à l'avenir, il est essentiel qu'il y ait des données scientifiques sur lesquelles fonder des décisions politiquement et économiquement importantes.
« Si ces décisions vont se produire et que le public devra peser sur elles, il doit y avoir des données scientifiques sur lesquelles les décisions peuvent être fondées, " a déclaré Cohen. "C'est un facteur de motivation assez fort pour nous."
Des expertises complémentaires
Les travaux ont commencé en 2016 avec une mini-subvention de Delaware Sea Grant pour évaluer les microplastiques dans la baie du Delaware, qui a conduit à une subvention de deux ans pour évaluer l'impact des microplastiques sur l'écologie de la baie du Delaware.
Kukulka et Cohen ont une expertise et des approches de recherche complémentaires, avec Cohen s'est concentré sur la biologie et le travail sur le terrain et Kukulka s'est concentré sur les aspects physiques de l'océanographie et le travail de modélisation.
Cohen et Internicola ont mesuré la distribution des microplastiques à partir de 16 sites d'échantillonnage dans la baie du Delaware, allant juste au-dessus du Delaware Memorial Bridge à Wilmington jusqu'à l'extérieur de l'embouchure de la baie. Les stations couvrent la zone englobant où la baie est en eau douce jusqu'à l'endroit où la baie rencontre l'océan Atlantique.
Les chercheurs ont utilisé un filet pour obtenir des échantillons de surface, remorquer le filet à la surface et utiliser un débitmètre à l'intérieur du filet pour indiquer la quantité d'eau prélevée. Ils ont ensuite rincé le filet, ont conservé les échantillons dans un récipient en verre et les ont ramenés au laboratoire.
Les méthodes chimiques du laboratoire ont permis aux chercheurs de séparer les plastiques des matières organiques en dissolvant la matière organique et en plaçant des échantillons dans une solution salée où les plastiques flotteraient et les matières organiques couleraient.
Kukulka et Mason ont ensuite pris les données des échantillons et les ont intégrées à leurs modèles hydrologiques.
En combinant les données d'observation avec les marées, modèles de vent et de flottabilité pour simuler la distribution des microplastiques, ils ont pu extrapoler les résultats à une plus grande partie de la baie du Delaware et déterminer comment les particules se déplacent dans la baie, sortir de la baie ou s'accumuler dans les régions de convergence de surface.
Les microplastiques se présentent sous de nombreuses formes, tels que des microbilles (centre gauche), fragments (en bas au centre), ou fibres (en haut à droite). Crédit :Université du Delaware
Cohen a déclaré que l'approche d'échantillonnage et de modélisation témoigne de la façon dont les sciences marines sont menées.
"Il ne s'agit pas seulement de monter sur des bateaux et de ramasser un seau d'eau ou de tremper un filet, " a déclaré Cohen. "Il s'agit de combiner ce que vous pouvez apprendre de cela avec ce que vous pouvez apprendre de ces approches numériques."
Kukulka a accepté, disant qu'il est formidable de pouvoir combiner les données d'échantillonnage sur le terrain avec la modélisation.
« C'est difficile de faire des observations à l'échelle de la baie, et l'échantillonnage est limité dans le temps et limité à un endroit précis, " a déclaré Kukulka. " Nous n'avons pas vraiment obtenu un large aperçu de la baie avec l'échantillonnage, mais avec la modélisation, nous pouvons voir la variabilité temporelle et toute la couverture spatiale des plastiques."
Fronts de salinité
Dans la zone où l'eau plus douce de la rivière Delaware rencontre l'eau plus salée de l'océan Atlantique, les chercheurs ont observé des fronts de salinité, avec de l'eau douce en haut et de l'eau salée en bas. Près de ces fronts, les courants de surface peuvent converger.
Connues sous le nom de zones de convergence, les chercheurs ont trouvé des microplastiques en forte concentration dans ces zones.
Anna Internicola, étudiante diplômée de l'UD, nettoie un filet à anneaux utilisé pour collecter des échantillons de microplastiques dans la baie du Delaware.
Anna Internicola, étudiante diplômée de l'UD, nettoie un filet à anneaux utilisé pour collecter des échantillons de microplastiques dans la baie du Delaware.
"Ce que nous trouvons dans la simulation, c'est que nous avons des régions de très fortes concentrations, beaucoup plus élevé qu'en dehors de ces zones de convergence, " dit Kukulka.
Parce que les microplastiques flottants flottent au-dessus de l'eau, ils sont également influencés et s'accumulent dans les zones en raison des marées et du vent. Les plastiques se déplacent dans le cycle des marées d'avant en arrière au fur et à mesure que les marées entrent et sortent de la baie, provoquant une énorme variabilité de localisation au cours d'un cycle de marée, surtout si un chercheur mesure juste à l'intérieur ou à l'extérieur de ces points chauds.
« Vous pouvez rester à un endroit donné et goûter à un endroit ou à une station donnés, mais ce morceau de matériel ne sera pas toujours là, " dit Cohen. " Ça va bouger avec les marées, et donc vous pourriez être à une station donnée et sur la base des simulations, vous pouviez voir des milliers de fois changer les concentrations."
La répartition des plastiques dépend aussi de la force des vents, avec un vent fort déplaçant les microplastiques vers diverses zones de la baie.
« Si on connaît le forçage, nous pouvons faire des suppositions éclairées sur l'endroit où nous pourrions nous attendre à des plastiques et où ils sont susceptibles de s'accumuler, " dit Kukulka.
Prochaines étapes
Quant aux prochaines étapes du projet, ils aimeraient déterminer avec certitude combien de temps les microplastiques restent dans la baie et s'ils se retrouvent sur les rives du New Jersey et du Delaware ou s'ils sont piégés dans la baie.
