Thèse soutenue

Étude des débris plastiques et des fibres anthropiques lors d’évènements transitoires : épisodes pluvieux en milieu urbain et dynamique de crue
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Auteur / Autrice : Robin Treilles
Direction : Bruno TassinJohnny Gasperi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de l'Univers et Environnement
Date : Soutenance le 08/07/2021
Etablissement(s) : Marne-la-vallée, ENPC
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Eau, Environnement et Systèmes Urbains
Jury : Président / Présidente : Aurélie Cayla
Examinateurs / Examinatrices : Bruno Tassin, Johnny Gasperi, Alexandra Ter Halle, Rachid Amara, Cécile Delolme, François Galgani, Rachid Dris
Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandra Ter Halle, Rachid Amara

Résumé

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La présence de débris plastiques, qu’il s’agisse de macrodéchets, de microplastiques ou de fibres, est reconnue aujourd’hui à l’échelle planétaire comme un enjeu environnemental majeur. Par les activités et les populations qu’il concentre, le milieu urbain est considéré comme une source majeure de pollution plastique. Cette thèse apporte un éclairage nouveau sur les évènements transitoires en milieu urbain et dans les eaux continentales. Elle présente de nouvelles données concernant les déchets plastiques et les fibres anthropiques dans le bassin de la Seine ainsi que dans le Grand Paris. Sur le plan analytique, elle a permis d’identifier les protocoles de préparation des échantillons les plus adaptés pour les fibres anthropiques, définies comme l’ensemble des fibres utilisées par l’Homme et qui sont rejetées in fine dans l’environnement. Sur le plan environnemental, ces travaux se sont attachés à analyser les variabilités temporelles des flux de plastiques à l’aval d’un bassin versant à l’échelle de l’évènement pluvieux, et sur la Seine à analyser cette même variabilité lors d’un épisode de crue (janvier 2018).Pour répondre à la première question, cinq protocoles de digestion de la matière organique couramment utilisés dans la littérature, ont été testés sur les sept types de fibres les plus produits dans le monde. Les protocoles KOH 10% à 60 °C et H2O2 30% à 40°C devraient être évités pour l’analyse des fibres. NaClO dilué à température ambiante pendant 15 h, et KOH à 10% à 40 °C pendant 24 h et la réaction de Fenton permettent de maintenir l'intégrité de ces fibres. La deuxième question a été abordée en étudiant l'abondance et la composition des macroplastiques, des microplastiques et des fibres anthropiques dans les eaux pluviales d'un bassin versant résidentiel péri-urbain (Sucy-en-Brie, France) du Grand Paris sur un an (macroplastiques) et 4 évènements pluvieux (fibres et microplastiques). Pour ce site, les concentrations en macroplastiques et microplastiques dans les eaux pluviales sont du même ordre de grandeur. En extrapolant à l'échelle de l'agglomération parisienne, la quantité estimée de débris macroplastiques rejetés dans l'environnement par les réseaux séparatifs varie de 8 à 33 tonnes.an-1, tandis que les flux de microplastiques et de fibres anthropiques varient respectivement de 3 à 48 tonnes.an-1 et de 0,3 à 0,8 tonne.an-1.Enfin, les concentrations de fibres et de microplastiques, la distribution de tailles et des polymères, et les flux massiques ont été évalués dans la Seine lors de conditions hydrologiques contrastées : en étiage et en crue. Les concentrations médianes de fibres et de microplastiques sont de 2,6 et 15,5 items/L et la crue ne les modifie pas de manière significative. La crue de janvier 2018, qui a duré 52 jours, soit environ 15% de l’année, a contribué à hauteur de 40% du flux annuel de microplastiques dans la Seine. La confrontation des différentes données en vue d’établir des flux à l’échelle de l’agglomération mais aussi à l’échelle du bassin versant de la Seine démontre toute la complexité d’aborder cette pollution de manière systémique. Les données de flux massiques de plastiques dans les compartiments urbains et dans les eaux de surface sont encore trop rares pour pouvoir être utilisés de manière opérationnelle à grande échelle. Cette thèse contribue à l'estimation de ces flux en fournissant de nouvelles informations sur le rôle des événements transitoires