Caractérisation et détermination de l'origine des débris plastiques accumulés dans le gyre subtropicale de l'océan Indien

Composition, abundance, origin and distribution of plastic pollution accumulated in the Southern Indian Ocean gyre

• Auteur / Autrice : Margot Thibault
• Direction : Matthieu Le Corre, Alexandra Ter Halle, Laurent Lebreton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie marine
• Date : Soutenance le 16/02/2024
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion ; 2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Écologie marine tropicale des océans Pacifique et Indien (Saint Denis, La Réunion) - Ecologie marine tropicale dans les Océans Pacifique et Indien / ENTROPIE [Réunion]
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karen D. McCoy, François Galgani, Sarah-Jeanne Royer, Pascale Chabanet, Mirjam Van Der Mheen
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Karen D. McCoy, François Galgani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matières plastiques -- Déchets

Indien, Océan

Mer -- Pollution

Mots clés libres

Débris plastique

Espèce bio indicatrice

Origine

Modèle de dispersion

Gyre de l'Océan Indien

Monitoring

Plastic debris

Bioindicator species

Origin

Dispersal model

Indian Ocean Gyre

Monitoring

Résumé

La plupart des déchets plastiques mal gérés pénètrent dans l'environnement marin. Une fois dans les océans, ces plastiques dérivent jusqu'à atteindre des zones de convergence subtropicales, où ils s'accumulent pour former des « Garbage Patch ». Cinq de ces zones ont été découvertes,dont l’une dans le sud de l'océan Indien. Cette dernière a fait l'objet de peu d'études d'observation en surface, et plusieurs modèles de dispersion indiquent une localisation différente, la plaçant soit à l’ouest ou à l’est du bassin. Supposée être la deuxième « Garbage Patch » la plus polluée après celle du Pacifique Nord, il est crucial de l'identifier correctement pour intervenir efficacement. C'est dans ce contexte que s'inscrit le projet doctoral, visant à déterminer la composition, la concentration et l'origine des débris plastiques accumulés dans le sud-ouest de l'océan Indien. Depuis le début du projet, 19 campagnes océanographiques ont été déployées pour effectuer des suivis visuels des macrodéchets (> 2,5 cm) et collecter des microplastiques (500 μm – 5 mm). Des collectes des déchets marins (macro et méso : 5 mm – 2,5 cm) échoués sur des plages inhabitées ont également été réalisées pour évaluer la proportion qui ne reste pas en surface. De plus, une étude à long terme de cette pollution plastique a été entreprise en recherchant des espèces bio-indicatrices de la pollution dans la région. Toutes les observations ont été comparées ou complétées par des modèles de dispersion de particules dans l'océan Indien. Sur l'ensemble des déchets marins collectés ou observés, 95 % étaient constitués de plastiques. Parmi les plastiques, la sous-catégorie prédominante était celle des plastiques durs déjà fragmentés, retrouvés en surface de l'océan, échoués sur des îles inhabitées et ingérés par les espèces bio-indicatrices. La composition principale de ces polymères était le polyéthylène et le polypropylène, et elle ne différait pas entre la surface de l'océan et les plages. Un gradient de concentration de microplastiques a également été identifié, allant de 10^3 items.km^-2 à 40°E à 10^5 items.km^-2 à 65°E sur les latitudes 30/33°S. Ce gradient a été confirmé par les modèles de dispersion, bien que sous-estimé par ces derniers. Certains macroplastiques échoués sur des îles venaient d'emballages alimentaires d'Asie du Sud-Est. Afin de poursuivre l'étude de la pollution plastique dans la région, trois espèces ont été identifiées répondant aux critères de sélection : les tortues caouannes (Caretta caretta), les pétrels de Barau (Pterodroma baraui) et les puffins tropicaux (Puffinus baillonni). Pour les futures études, il serait intéressant d'accroître les collectes dans la partie centrale et orientale du bassin de l'Océan Indien à différentes saisons, d'étudier également l'impact de ces déchets plastiques sur les écosystèmes associés et d’établir des solutions de gestions adaptées.

The majority of mismanaged plastic waste enters the marine environment. Once in the oceans, these plastics drift until reaching subtropical convergence zones, where they accumulate to form “Garbage Patches”. Five zones have been discovered, including one in the southern Indian Ocean. This latter patch has undergone limited surface observation studies, and several predicted models indicate a different location, placing it either west or east of the basin. Supposedly the second most polluted “Garbage Patch” after the North Pacific, it is crucial to identify it for effective intervention accurately. Within this context, the doctoral project aimed to determine the composition, concentration, and origin of plastic debris accumulated in the Southwest Indian Ocean. Since the project's inception, 19 oceanographic campaigns have been conducted to visually monitor macro-debris (> 2.5 cm) and collect microplastics by manta trawl deployment (500 μm – 5 mm). Surveys of marine debris (macro-meso (5 mm – 2.5 cm) beached on uninhabited, remote islands have also been carried out to assess the concentration that does not remain on the surface. Furthermore, a long-term study of plastic pollution was initiated by identifying bio-indicator species in the region. All observations have been compared or complemented with plastic dispersion predictive models in the Indian Ocean. Of all the marine debris collected or observed, 95% consisted of plastics. Among plastics, the predominant subcategory was pre-existing fragmented hard plastics found on the ocean surface, beached on uninhabited islands, and ingested by bio-indicator species. The primary composition of these polymers was polyethylene and polypropylene, and it did not differ between the ocean surface and beaches. A concentration gradient of microplastics was also identified, ranging from 10^3 items.km^-2 at 40°E to 10^5 items.km^-2 at 65°E on latitudes 30/33°S. This gradient has been confirmed by plastic dispersion predicted models, although they tend to underestimate it. In addition, some of the macroplastics stranded on the islands originated mainly from Southeast Asian food packaging. Three species have been identified for long-term monitoring of plastic pollution in the region: loggerhead turtles (Caretta caretta), Barau's petrels (Pterodroma baraui), and tropical shearwaters (Puffinus baillonni). Future studies should include increasing sampling in the central and eastern parts of the Indian Ocean basin during different seasons, studying the impact of plastic debris on associated ecosystems, and developing tailored management solutions.