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Retour de pêche en Méditerranée : du plastique au menu !

10 janvier

Participer à une campagne in situ pour se confronter aux réalités de terrain - bien différentes du quotidien d’un laboratoire - est une excellente école pour un doctorant.

C’est l’opportunité qu’a su saisir Marie Poulain-Zarcos, doctorante dans le groupe Fluides & Particules, embarquée récemment dans l’Expédition 7e continent, consacrée aux micro et nano plastiques dans le milieu marin et dans l’atmosphère.
Le plastique retrouvé en mer se fragmente en effet sous l’effet du soleil et de l’érosion des vagues, produisant ainsi des milliards de paillettes.
Certaines sont 30 000 fois plus petites qu’un cheveu. Brassées par la mer et entraînées vers les couches inférieures par la houle, 99% disparaissent ! Donc il est impératif de retrouver leur trace et de comprendre leur transport dans les océans.

Marie a pu participer à 2 semaines de cette campagne programmée entre le 20 septembre et le 11 octobre, opération réunissant des chercheurs de plusieurs horizons et 4 marins, dont Patrick Deixonne, explorateur et chef de mission de l’expédition.

C’est d’ailleurs à bord du voilier à moteur de 28 m appartenant à l’ONG 7e Continent que l’équipage et le matériel d’échantillonnage ont pris place pour voyager de Banyuls à Majorque.

L’objectif de cette campagne en mer était triple :

  • la quantification de la pollution plastique en Méditerranée, donnant lieu à modélisation et étude de la concentration en particules dans les différents niveaux de la colonne d’eau ;
  • des prélèvements atmosphériques, en vue d’élucider le mystère de l’évaporation des particules atteignant les nuages et se retrouvant potentiellement dans le cycle de l’eau ;
  • l’étude de la population bactérienne présente sur ces particules de plastique.

Plusieurs communautés scientifiques ont donc transpiré ensemble pour prélever, observer, trier les échantillons nécessaires : des chimistes, des biologistes, des océanographes, des atmosphériciens, et Marie, représentante de sa discipline, la mécanique des fluides. Toujours sur le pont, elle a participé activement à la campagne aux côtés d’Alexandra Ter Halle de l’IMRCP (Interactions Moléculaires et Réactivité Chimique et Photochimique), responsable du volet scientifique de l’expédition, mais aussi coencadrante de sa thèse, aux côtés de Matthieu Mercier (IMFT).

Le constat alarmant établi pendant cette expédition confirme l’état de la Méditerranée : désignée comme la mer la plus polluée au monde, elle renferme presque autant de plastiques que l’Atlantique, connu pour être un lieu de concentration massive !
La répartition de pollution en mer Méditerranée pourrait s’expliquer par les courants marins. Par exemple, l‘eau arrivant directement de l’Atlantique par le détroit de Gibraltar est censée avoir moins subi l’influence anthropique, donc sa pollution devrait être plus faible comparativement à des eaux plus anciennes ayant fait le tour du bassin méditerranéen.
Les stations ont donc été judicieusement choisies en prenant en compte cette l’hypothèse. L’équipe a opéré sur des points de concentrations particulières regroupés sur une carte GPS. A raison de 12 heures de campagne par jour, les chercheurs ont pu doubler leurs prélèvements sur les points concernés, même si le gros temps les a contraints de s’abriter à Minorque pendant quelque temps.

Au moyen de filets de différents types, selon la taille du plastique recherché, les scientifiques se sont donc employés à prélever en surface, mais aussi en profondeur, jusqu’à 150 mètres de fond. Ils ont magné en alternance les filets manta, utilisés en surface (du nom de la raie du même nom), les filets bongos à double ouverture dans les couches subsurfaciques et les rosettes CTD ou bathysondes permettant d’obtenir tout le long de la colonne d’eau des mesures très précises de pression, salinité, température, altitude et de collecter des échantillons en profondeur.

Vidéo des filets bongos

Pour le comptage des microplastiques supérieurs à 1 mm, les scientifiques se sont armés de pinces et d’un récipient. Pour les nanoplastiques, un million de fois plus petits, il a fallu recourir à des colonnes équipées de filtres dont le laboratoire du bateau était pourvu.

Le laboratoire du bateau

Pour le volet biologique, ce sont les bactéries fixées sur le plastique qui ont attiré l’attention des chercheurs : tels des petits radeaux, les plastiques transportent malheureusement nombre de microorganismes dont il faut connaître l’ADN, le comportement et les intentions !
Quant aux prélèvements atmosphériques, ils ont été effectués au dessus de la colonne d’eau : une pompe aspirante faisant passer l’air au travers d’une cuve remplie d’eau a permis de récolter les particules et les bactéries évaporées dans l’air.

L’expertise de Marie, a quant à elle porté sur l’étude des profils verticaux, permettant de prévoir à quelle altitude faire les prélèvements, en application de ses travaux de thèse où elle s’emploie à reproduire en laboratoire l’agitation en surface due au vent et aux vagues et à suivre des flux de particules agitées dans le fluide sous l’effet d’une grille oscillante motorisée. Le recours à des mesures optiques (laser, caméra rapide, tomographie 3D) lui permet de calculer la distribution spatiale des plastiques en lien avec le forçage et les propriétés des particules, qu’elle peut ensuite essayer de modéliser.

Expérience de Marie à L’IMFT :

L’apport de la mécanique des fluides dans cette campagne devrait ainsi permettre à l’équipe de modéliser la distribution verticale des plastiques dans la colonne d’eau et d’étudier les paramètres contrôlant cette dynamique.
Les analyses des échantillons collectés en laboratoire devraient prendre au minimum un an pour valider ou infirmer certaines hypothèses, dont celle relative aux courants marins et à leur distribution dans la colonne d’eau.