Distribution et comportement de débris plastiques dans un sol agricole amendé en compost de déchets ménagers

Distribution and behaviour of plastic debris in soil amended with household-waste compost

• Auteur / Autrice : Aurélie Wahl
• Direction : Julien Gigault, Mélanie Davranche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre et de l'environnement
• Date : Soutenance le 17/06/2022
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences (Rennes ; 2000-....)
• Jury : Président / Présidente : Johnny Gasperi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mikaël Kedzierski
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Bruno Tassin, Gaëtane Lespes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Environnement

Déchets

Compost

Sols -- Pollution

Microplastiques

Matières plastiques -- Détérioration

Mots clés libres

Matières plastiques - Dégradation

Sol - pollution

Microplastiques

Nanoplastiques

Compost

Déchets ménagers

Métaux

Plastic Materials - Degradation

Soil - pollution

Microplastics

Nanoplastics

Soil

Compost

Household waste

Metals

Résumé

Les déchets plastiques s’accumulent dans tous les compartiments environnementaux, et cette présence suscite un vif intérêt de la part de la communauté scientifique. Pourtant, leur étude dans les sols n’est que très récente par rapport aux rivières et océans. Ce travail de doctorat s’est donc concentré sur le comportement des micro- et nanoplastiques et des contaminants associés issus de l’amendement en compost de déchets ménagers, enrichi en débris plastiques dans un sol agricole. Les microplastiques collectés dans le sol ont un degré d’altération avancé qui favorise la libération de petites particules plastiques telles que les nanoplastiques. Afin de les identifier, une méthode d’extraction /identification a été développée et a prouvé pour la première fois la présence de nanoplastiques composés des trois polymères les plus courants dans la couche de surface du sol. Il a ensuite été démontré que ces nanoplastiques étaient présents dans les couches minérales en profondeur alors que les microplastiques n’étaient présents que dans la profondeur de labour. Les nanoplastiques sont donc mobiles dans les sols et ont la capacité d’atteindre les nappes d’eau souterraines sous-jacentes. Enfin, le rôle de déchets plastiques dans la contamination concomitante en métaux relevée dans le sol a été étudié. Les plus fortes concentrations correspondent aux métaux utilisés comme additifs dans la formulation des plastiques mais les plastiques n’ont pu être mis en cause avec certitude dans la contamination du sol. Les métaux et leur signature isotopique représentent cependant de bons candidats pour le traçage des nanoplastiques dans les matrices naturelles complexes.

Plastic waste is accumulating in all environmental compartments, and its presence is of great interest to the scientific community. However, plastic waste study in soils is only very recent compared to rivers and oceans. This PhD work therefore focused on the behaviour of micro- and nanoplastics and associated contaminants from the composting of household waste enriched with plastic debris in agricultural soil. The microplastics collected in soil have an advanced degree of weathering that favours the release of small plastic particles such as nanoplastics. In order to identify them, an extraction/identification method was developed and highlighted for the first time, the presence of nanoplastics containing the three most common polymers in the uppermost soil surface layer. It was then demonstrated that these nanoplastics were present in the mineral layers at depth, whereas the microplastics were only present at ploughing depth. Nanoplastics are therefore mobile in soils and can reach the underlying groundwaters. Finally, the role of plastic waste in the concomitant metal contamination found in soil was investigated. The highest concentrations correspond to metals used as additives in the formulation of plastics, but the plastic role could not be implicated with certainty in soil contamination. However, metals and their isotopic signatures are good candidates for tracing nanoplastics in complex natural matrices.