Les additifs issus des microplastiques : caractérisation, lixiviation et impacts - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Additives from microplastics : characterization, leaching and impacts

Les additifs issus des microplastiques : caractérisation, lixiviation et impacts

Résumé

Environmental pollution from plastics and microplastics is a threat to the environment and wildlife on multiple aspects regarding exposition of different hazards. One of them is due to the chemical impact of plastic additives. The interest of studying plastic additives is growing since the use of such molecules has become controversial as many of them are considered as toxic for organisms, human beings, and have been found in the marine ecosystem. The impact and the extent of this pollution is not fully understood because of the lack of methods able to comprehensively analyze the wide diversity of plastic additives. This PhD thesis aimed to gain a better understanding of the chemical impact of organic plastic additives (OPAs) in marine organisms. First, a general method, for identying a selection of OPAs, was successfully developed using pyrolysis/thermal desorption-gas chromatography coupled to a high-resolution mass spectrometer (Py/TD-GC-HRMS). In parallel, a high-resolution mass spectra database was implemented. Consecutively, the method was applied to characterize OPAs into petro- and biobased plastic samples including polypropylene (PP) and polylactic acid (PLA) plastic containers from two distinct suppliers. The results showed that all samples contained additives including plasticizers (phthalates, adipates), phosphorus flame retardants, antioxidants and UV stabilizers (benzotriazoles and benzophenones). Considering the additives content of the samples and the high presence of plastic food containers in aquatic environment, a final experiment focused on the potential impact of these additives. To do so, the ecotoxicological profile of the leachate of these samples were investigated using in vitro short-term bioassays i.e. (i) baseline toxicity (Microtox® test) on A. fisheri, and (ii) Pacific oyster (C. gigas) fertilization success and embryo-larval development. Nevertheless, no significant toxic effects was observed upon exposure to the leachates. Overall, this work proposed a rapid and general method for the identification of a large diversity of OPAs. Furthermore, the results highlighted the heterogeneity of the chemical signatures of plastic materials between suppliers and within the same polymer. This fact complicates the toxicological and ecotoxicological assessment of plastic materials made of the same polymer that may have different additive profiles.
Les additifs plastiques, ajoutés aux polymères au cours de leurs formulations, participent aux dangers que posent l'utilisation et le rejet des plastiques dans l'environnement. Cet impact dit "chimique" a été démontré à de multiples reprises. En effet, une fois dans l'environnement, les additifs plastiques peuvent être libérés de la matrice polymérique et diffuser dans le milieu environnant. De plus, l'utilisation de certains additifs est controversée car de nombreuses molécules se sont révélées être toxiques pour les organismes et l'humain, et ont été identifiés dans l'environnement marin. Cependant, l'impact et l'étendue de cette pollution ne sont pas entièrement compris en raison du manque de méthode capables d'analyser de manière exhaustive la grande diversité des additifs plastiques. De ce fait, l'étude des additifs plastiques suscite un intérêt croissant. L'objectif de ces travaux de thèse est d'avoir une meilleure compréhension de l'impact chimique des additifs plastiques organiques (APOs) dans les organismes marins. Afin de répondre à cet objectif, une méthode de thermodésorption par pyrolyse couplée à la chromatographie gazeuse et la spectrométrie de masse haute résolution (Py/TD-GC-HRMS) a été développée afin de pouvoir identifier une sélection d'APOs. En parallèle, une base de données haute résolution a été créée. Par la suite, la méthode a été appliquée pour la recherche d'APOs sur différents types d'échantillons pétro- et biosourcés dont des barquettes alimentaires en polypropylène (PP) et en acide polylactique (PLA) provenant de deux fournisseurs différents. L'analyse de ces échantillons a permis d'identifier la présence de différents additifs tels que des plastifiants (phtalates, adipates), des retardateurs de flamme phosphorés, et des antioxydants et stabilisateurs UVs (benzotriazoles et benzophénones). Au vu des additifs mis en évidence dans les échantillons et du fait de la forte présence de packaging alimentaires dans l'environnement marin, une dernière expérimentation s'est portée sur l'impact potentiel de ces additifs via l'étude de l'écotoxicité de lixiviats de ces mêmes échantillons via différents bioessais : (i) le test Microtox® sur la bactérie A. fisheri, et (ii) les tests de fécondation et de développement embryo-larvaire de l'huitre creuse (C. gigas). Aucun effet significatif n'a été observé au cours de ces tests. Dans l'ensemble, ces travaux de thèse ont permis de proposer une méthode rapide et globale pour l'identification d'une grande diversité d'APOs dans des matrices polymériques. De plus, les résultats obtenus ont souligné l'hétérogénéité de la composition chimique en additif des matériaux plastiques entre différents fournisseurs mais également pour un polymère donné. Ceci complexifie le processus d'évaluation toxicologique ou écotoxicologique de matériaux constitués d'un même polymère pouvant avoir des profils additifs différents.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04053373 , version 1 (31-03-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04053373 , version 1

Citer

Fleurine Akoueson. Les additifs issus des microplastiques : caractérisation, lixiviation et impacts. Sciences agricoles. Université du Littoral Côte d'Opale, 2022. Français. ⟨NNT : 2022DUNK0641⟩. ⟨tel-04053373⟩

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