Nano- et micro-plastiques dans l'environnement : présence, effets et leur rôle comme cheval de Troie pour d'autres polluants

Nano- and microplastics in the environment : presence, effects and their role as a Trojan horse for other pollutants

• Auteur / Autrice : Celia Trujillo Lacasa
• Direction : Ryszard Łobiński, Francisco Laborda Garcia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Soutenance le 05/05/2023
• Etablissement(s) : Pau en cotutelle avec Universidad de Zaragoza (Espagne)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux - Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux
• Jury : Président / Présidente : Stéphanie Reynaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ryszard Łobiński, Yolanda Madrid, Antonio Moreda-Piñeiro, Mónica Iglesias junca
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yolanda Madrid, Antonio Moreda-Piñeiro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cours d'eau

Microplastiques

Mots clés libres

Nanoplastique

Microplastique

Environnement

Rivière

GBCAs

Nanoplastic

Microplastic

Environment

River

GBCAs

Résumé

Aujourd'hui, le plastique est un matériau largement utilisé dans de nombreux secteurs. Par conséquent, une grande partie du plastique finit en déchets dans l'environnement, ce qui en fait un problème mondial. On estime qu'environ 80 % des plastiques produits sont rejetés dans l'environnement. Certains de ces plastiques se retrouvent sous forme de nanoplastiques et de microplastiques dans les systèmes aquatiques. La présence de ces plastiques pose des problèmes en raison de leur taille et de leur capacité à adsorber et transporter les polluants émergents, et donc à faciliter leur ingestion par les organismes vivants. La compréhension des effets des micro- et nanoplastiques est encore limitée, en grande partie à cause du manque de méthodes robustes pour leur détection et leur quantification.Dans ce contexte, cette thèse de doctorat a eu pour objectif le développement d'une méthode analytique pour la détection, la caractérisation de la taille et la quantification des microparticules de plastique par ICP-MS fonctionnant en mode particule unique avec des temps de séjour de l'ordre de la microseconde. Cette méthode a permis la détection de particules de polystyrène d'une taille allant jusqu'à 1,2 µm par traçage isotopique 13C et a été utilisée pour analyser les microplastiques dans les produits de soins personnels et ceux libérés par les emballages alimentaires. Une plateforme analytique a également été développée pour l'analyse d'échantillons environnementaux, tels que l'eau de rivière, en combinant l'ICP-MS à particule unique, la microscopie électronique à balayage à émission de champ et la spectroscopie Raman. L'utilisation de cette plateforme nous a permis de déterminer la présence et l'identité chimique des microparticules de plastique dans les échantillons d'eau de rivière analysés. Nous avons également étudié la capacité d'adsorption des nanoplastiques environnementaux pour les polluants émergents, tels que les agents de contraste à base de gadolinium, et leur capacité à agir comme concurrents des colloïdes naturels. La capacité des nanoplastiques à agir comme des vecteurs de polluants émergents dans des conditions environnementales a été démontrée.

Today, plastic is a widely used material in a variety of sectors. As a result, much of the plastic ends up as waste in the environment, making it a global problem. It is estimated that around 80% of the plastics produced are discarded into the environment. Some of these plastics end up as nanoplastics and microplastics in aquatic systems. The presence of these plastics presents problems due to their size and ability to adsorb and transport emerging pollutants, and consequently facilitate their ingestion by living organisms. The understanding of the effects of micro- and nanoplastics is still limited, largely due to the lack of robust methods for their detection and quantification.In this context, this PhD thesis has aimed at the development of an analytical method for the detection, size characterisation and quantification of plastic microparticles by ICP-MS operated in single particle mode using microsecond dwell times. This method allowed the detection of polystyrene particles up to 1.2 µm in size by 13C isotopic tracing and was used to analyse for microplastics in personal care products and those released from food packagings. An analytical platform was also developed for the analysis of environmental samples, such as river water, by combination of Single Particle-ICP-MS, field emission scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. The use of this platform allowed us to determine the presence and chemical identity of plastic microparticles in the analysed river water samples. Also, the adsorption capacity of environmental nanoplastics for emerging pollutants, such as gadolinium-based contrast agents, and their ability to act as competitors of natural colloids were studied. The ability of nanoplastics to act as vectors of emerging pollutants under environmental conditions was demonstrated.