Occurrence et retour en arrière de charges de masse microplastique, notamment de particules d'usure des pneus, dans l'air de l'Atlantique Nord

Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 3707 (2023) Citer cet article

1379 Accès

13 Altmétrique

Détails des métriques

Peu d’études rapportent la présence de microplastiques (MP), notamment de particules d’usure des pneus (TWP), dans l’atmosphère marine, et peu de données sont disponibles concernant leur taille ou leurs sources. Nous présentons ici des dispositifs d'échantillonnage d'air actif (échantillonneurs à faible et grand volume) pour l'évaluation de la composition et des charges massiques MP dans l'atmosphère marine. L'air a été échantillonné lors d'une croisière de recherche le long de la côte norvégienne jusqu'à Bear Island. Les échantillons ont été analysés par pyrolyse-chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse, générant un ensemble de données basées sur la masse pour les MP dans l'atmosphère marine. Nous montrons ici l'omniprésence du MP, même dans les zones arctiques reculées avec des concentrations allant jusqu'à 37,5 ng m−3. Des amas de polyéthylène téréphtalate (max. 1,5 ng m−3) étaient universellement présents. Du TWP (max. 35 ng m−3) et des amas de polystyrène, de polypropylène et de polyuréthane (max. 1,1 ng m−3) ont également été détectés. Les modèles de transport et de dispersion atmosphériques suggèrent l'introduction de MP dans l'atmosphère marine à parts égales à partir d'émissions marines et terrestres, transformant l'océan d'un puits en une source de MP.

Les microplastiques (MP) présents dans l’air suscitent un intérêt croissant ces derniers temps. Des études documentant ces petites particules de plastique d’une taille comprise entre 1 µm et 5 mm dans l’atmosphère émergent1,2,3,4,5. Pourtant, le transport atmosphérique des MP et leurs flux océan-atmosphère sont largement inconnus6. Les simulations des voies atmosphériques suggèrent que des quantités notables de micro et nanoplastiques terrestres sont transportées via l'atmosphère vers l'environnement marin6,7,8. Une étude axée sur le transport atmosphérique des particules d'usure des pneus (TWP) a calculé que les TWP dans la plage de taille PM2,5 (diamètre aérodynamique ≤ 2,5 µm) se dispersaient plus largement dans l'atmosphère que les particules plus grosses (PM10 ; diamètre aérodynamique < 10 µm). Alors que les TWP plus importants (y compris les PM10) se sont déposés plutôt à proximité des régions d'émission de points chauds, les particules de la gamme de tailles PM2,5 ont même atteint les régions polaires et constituent donc une gamme de tailles très pertinente lors de l'analyse de la contamination atmosphérique marine par les MP8. Une étude récente de la réf. 9 suggèrent que les MP restent non seulement dans l'océan, mais pourraient également être réémis dans l'atmosphère marine via les embruns marins et l'éclatement de bulles. Deux autres études ont indiqué que les réémissions océaniques de MP étaient considérées comme la source la plus importante de MP atmosphériques, montrant des émissions mondiales annuelles supérieures à 0,8 million de tonnes métriques7,10.

Tous les types de particules, fibres et fragments d'origine synthétique, écailles de peinture à base de polymères abrasées et TWP, sont désormais inclus dans la définition du MP11. Les polymères les plus utilisés sont les polymères thermoplastiques polyéthylène (PE), polypropylène (PP), polystyrène (PS), poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), poly(chlorure de vinyle) (PVC), polycarbonate (PC), poly(méthacrylate de méthyle). ) (PMMA) et polyamide (PA6). Ces polymères basiques sont également ceux qui sont le plus souvent détectés dans l’atmosphère et l’environnement en général. Avec les polyuréthanes (PUR), qui sont également très demandés et fréquemment présents dans l'environnement4,12,13,14,15,16,17,18, ces polymères représentent environ 80 % de la demande européenne de plastique19. Les TWP sont libérés de la bande de roulement des pneus, qui est fabriquée à partir de caoutchouc élastomère naturel et synthétique20,21.

En général, les études analysant les MP dans l'atmosphère sont rares, en particulier lorsqu'il s'agit de l'atmosphère marine et des voies de transport atmosphérique dans le milieu marin. Une revue complète6 a résumé six publications, qui sont affichées dans les informations supplémentaires SI ; (Tableau S1) ainsi que la dernière étude de la réf. 22. Les données présentées étaient limitées aux concentrations basées sur le nombre de particules analysées par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) ou spectroscopie µ-Raman. Dans la plage de tailles <200 µm, le nombre de MP variait jusqu'à 85 particules m−3 (réf. 23, 24, 25, 26), certaines particules aussi petites que 5 à 10 µm étant identifiées25.

10 µm, and the high-volume sampler (HVS)./p>10 µm for LV & HV samples; 5 −10 µm for LV samples). Marine coatings are amongst others a plausible source of C-PMMA31. On the R/V Heincke polishing and painting the ship was a daily routine for the crew. This might be mirrored in the operational blanks, particularly in the elevated C-PMMA contents of the HV samplers, where direct contact with the ship environment was inevitable (Fig. 1). C-PMMA concentrations in the air were unquestionably of anthropogenic origin. However, differentiation of the high C-PMMA load between northern Atlantic air (and ships in general) and from the ship, as the sampling platform, was impossible. Accordingly, we decided to exclude C-PMMA from further discussion./p>10 µm size fraction of both samplers (LV and HV) contained C-PC in all samples and operational blanks (Fig. 1) in comparable concentrations of ~30 ng sample−1 or operational blank−1. Again, the origin of this polymer cluster in the >10 µm size fraction could not be exclusively assigned to the northern Atlantic air, but more likely to ship work related to epoxide coatings31 and to the samplers themselves. This led to the exclusion of C-PC in the >10 µm size fraction./p>10 µm) displayed an almost constant C-PP value for samples and operational blanks (~200 ng sample−1). Here, a sampler-related C-PP content was assumed and led to the exclusion of C-PP from LV sampler results./p>10 µm. In the 5–10 µm size fraction, five out of seven samples contained MP (Fig. 2b). Total mass loads ranged from 10 µm and <10 µm (equals 5–10 µm) size fractions. c HV samples in >10 µm size fraction. d HV samples with an adjusted y-axis (0–2 ng MP m−3). * = concentration 10 µm than in the 5–10 µm size fraction. Detailed polymer cluster data is available in the supplementary information SI, (Table S3 and S4)/p>10 µm). Arranged in descending order, the polymer concentrations were C-PET∆ > C-PP∆ > C-MDI-PUR > C-PS∆, resulting in mean relative percentages of 56% (C-PET∆), followed by 31% (C-PP∆), 11% (C-MDI-PUR), and 3% (C-PS∆)./p>10 µm was available for MP analysis. Accordingly, the comparison between the two different sampling approaches was limited to this size fraction. Unfortunately, some of the polymer clusters had to be excluded from the discussion due to their occurrence in the operational blanks. Therefore, the two sampling techniques could only be compared concerning the polymer clusters, C-PET and C-PS (Fig. 3a, b)./p> 10 µm size fraction at heights from 0–100 m above sea level for a duration of 30 days. b HYSPLIT back trajectories for the height of 30 m above sea level for a 72-h duration. Map data from Wickham H (2016). ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis. Springer-Verlag New York. ISBN 978- 3-319-24277-4, https://ggplot2.tidyverse.org./p>10 µm and 5–10 µm (stainless-steel mesh with pore size 10 µm and 5 µm, Haver & Boecker OHG, Germany). The filter holders were made entirely of aluminum and were a replica of the NILU 2-stage filter holder, open face, #9639. Sampling volumes ranged from 54 to 417 m³. Prior to deployment, the filter holders and filters were kept at 450 °C for 8 h to remove all residual MP, then mounted and packed in a laminar flow fume hood. Technische Universität Berlin (TUB) mounted two HV samplers (DIGITEL Aerosol Sampler DHA-80, DIGITEL Elektronik AG, Switzerland) on the vessel. In addition to the standard PM10 collection, particles with an aerodynamic diameter >10 µm were deposited inside the sampler around the PM10 inlet on pre-cleaned aluminum rings (∅ 30 cm) placed below the 10 inlet jets. Total sampling volumes varied between 288 and 2184 m3. The identical HV samplers were placed next to each other to create duplicate measurements per transect. The discussion is based on the mean results of the duplicates. Pictures of the air samplers and set-up are provided in the supplementary information SI, (Fig. S5)./p>

10 μm were detected, we used separate runs for 0.4, 3.0, 8.0, 10, 12, 18, and 25 μm./p>

2.0.CO;2" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1175%2F1520-0477%281996%29077%3C0437%3ATNYRP%3E2.0.CO%3B2" aria-label="Article reference 46" data-doi="10.1175/1520-0477(1996)0772.0.CO;2"Article ADS Google Scholar /p>