Microplastiques dans le sol : la tomographie aux neutrons et aux rayons X montre où se trouvent les particules dans le sol
C'est vraiment un problème : les microplastiques sont partout. Une équipe du HZB et de l'université de Potsdam a mis au point une méthode qui, pour la première fois, permet de localiser précisément les microplastiques dans le sol. La tomographie 3D montre exactement l'emplacement des particules et le changement de structure du sol, ce qui peut affecter les flux d'eau et les propriétés du sol.
Microplastiques dans le sol - Un échantillon de sol sablonneux de Beelitz contenant des fragments de films de polyéthylène (PET) a été analysé ici. Ces films sont utilisés dans la culture des asperges. La tomographie neutronique (en gris) montre où se trouvent les fragments de PET. La tomographie aux rayons X de l'échantillon (ocre) révèle la structure du sol : superposées à la tomographie aux neutrons, les particules de PET (en bleu) qu'il contient deviennent visibles.
C. Tötzke/HZB/Uni Potsdam
Les microplastiques constituent aujourd'hui un polluant environnemental majeur. Le trafic routier en représente une part particulièrement importante : rien qu'en Allemagne, l'usure des pneus générerait environ cent mille tonnes de microplastiques par an, sans compter les particules provenant du gazon artificiel, des cosmétiques, des poudres à lessiver, des vêtements, des masques jetables, des sacs en plastique et d'autres déchets qui finissent dans la nature. Les microplastiques sont omniprésents. Mais qu'advient-il de ces particules dans les différents sols ? Se fragmentent-elles en morceaux de plus en plus petits et comment sont-elles déplacées et transportées, modifiant ainsi les structures du sol ?
Trouver des microplastiques dans le sol
Certaines de ces questions sont déjà en cours d'analyse : un échantillon de sol est mis en suspension dans une solution de sel lourd, après quoi les différents composants se séparent en fonction de leur densité : Les particules plastiques et organiques flottent vers le haut, tandis que les particules minérales coulent. Le mélange de matières organiques et de particules de plastique est ensuite traité avec du peroxyde d'hydrogène, par exemple, de sorte que les composants organiques se décomposent et que les particules microplastiques restent. Bien que cette méthode permette de déterminer la quantité et le type de microplastiques dans un échantillon de sol, elle ne permet pas de savoir où ces particules s'accumulent exactement dans le sol et si elles en modifient la structure.
Tomographie 3D avec neutrons et rayons X
Dans leur nouvelle étude, le professeur Sascha Oswald (université de Potsdam) et le docteur Christian Tötzke (université de Potsdam et HZB) ont présenté une méthode permettant de répondre à ces questions. Ils ont travaillé en étroite collaboration avec l'équipe du Dr Nikolay Kardjilov, HZB, dont l'expertise a permis de mettre en place un instrument unique à l'Institut Laue-Langevin de Grenoble : des échantillons peuvent y être analysés avec des neutrons et des rayons X pour créer des tomographies en 3D simultanément, c'est-à-dire sans altérer l'échantillon. Alors que les neutrons visualisent les particules organiques et synthétiques, la tomographie aux rayons X montre les particules minérales et la structure qu'elles forment.
Méthode testée sur des échantillons de sol préparés
Pour tester la méthode, M. Tötzke a préparé une série d'échantillons de sol à partir de sable, de composants organiques tels que la tourbe ou le charbon de bois et de particules artificielles de microplastiques. Dans une autre série de mesures, il a étudié la manière dont les racines des lupins à croissance rapide pénètrent dans les échantillons de sol et comment elles réagissent à la présence de microplastiques.
Les tomographies neutroniques permettent d'identifier clairement les particules microplastiques ainsi que certains composants organiques. La tomographie aux rayons X, quant à elle, donne un aperçu de la disposition des grains de sable, tandis que les particules organiques et plastiques sont représentées par des vides diffus. La superposition de ces images permet d'obtenir une image complète de l'échantillon de sol. Cela permet aux scientifiques d'estimer la taille et la forme des particules microplastiques, ainsi que les modifications de la structure du sol causées par les microplastiques incrustés.
"Cette méthode est assez complexe, mais elle permet pour la première fois d'étudier où les microplastiques se déposent et comment ils modifient le sol et sa structure", explique M. Tötzke. Il a également analysé un sol sablonneux provenant d'un champ près de Beelitz, une zone typique de culture d'asperges dans le Brandebourg près de Berlin, dans lequel il a mélangé des morceaux de ce que l'on appelle le "mulch", un film plastique très fin utilisé pour protéger les plantes. Dans la "vraie vie" de l'agriculture, il n'est généralement pas possible d'enlever complètement ce film après usage. Nous avons pu montrer que les fragments de ces films peuvent modifier l'écoulement de l'eau dans le sol. Les fibres microplastiques, quant à elles, ont créé de petites fissures dans la matrice du sol", explique M. Tötzke. Il n'est pas encore possible de prédire comment cela affectera les propriétés hydrauliques du sol, par exemple sa capacité à stocker l'eau. "Les sécheresses et les fortes précipitations devenant plus probables avec le changement climatique, il est urgent de répondre à ces questions. Nous devons à présent mener des recherches systématiques", explique M. Tötzke.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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