A Preliminary Demonstration of ATR-FTIR Spectroscopy of Red-wattled Lapwing (Vanellus indicus) Eggshells for Environmental Chemical Screening, Suggesting Microplastic-Associated Contamination, Indore, India
Cette étude démontre que la spectroscopie ATR-FTIR est une méthode non destructive et réalisable pour le criblage des coquilles d'œufs de Vanellus vanellus à Indore, en Inde, afin de détecter une potentielle contamination associée aux microplastiques par la détection de signaux aliphatiques C–H constants aux côtés de la structure dominante de la calcite.
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La pollution plastique est depuis longtemps perçue comme un problème des océans, où elle étouffe la vie marine et dérive dans de vastes gyres. Cependant, la réalité sur terre est tout aussi omniprésente. Le vent et l'eau transportent de minuscules fragments de plastique des villes, des fermes et des routes vers le sol et la poussière des environnements quotidiens. Ces particules ne se contentent pas de rester là ; elles peuvent s'accrocher à d'autres polluants et entrer dans la chaîne alimentaire. Les scientifiques ont trouvé ces plastiques dans les intestins d'oiseaux et dans les tissus d'oiseaux marins, mais une question cruciale demeure : cette contamination atteint-elle le tout début de la vie d'un oiseau ? Les oiseaux pondent des œufs, et les coquilles de ces œufs sont composées d'un minéral dur et stable qui peut piéger des substances chimiques provenant de l'environnement ou de l'oiseau mère. Comme les coquilles sont souvent laissées derrière elles après l'éclosion des poussins, elles offrent un moyen rare et non invasif de vérifier la pollution sans nuire à un animal vivant. Si les scientifiques parviennent à lire la signature chimique d'une coquille d'œuf, ils pourraient être en mesure de voir si l'habitat de l'oiseau est saturé de déchets plastiques.
Dans le centre de l'Inde, des chercheurs ont entrepris de tester si une technique de balayage spécifique pouvait lire l'histoire chimique des coquilles d'œufs du Vanellus paronellus (le Vanellus de Red-wattled), un oiseau commun qui niche au sol. Ces oiseaux pondent leurs œufs dans de simples creux sur la terre nue, ce qui signifie que les coquilles sont en contact direct avec le sol et la poussière de leur environnement. L'équipe a collecté des coquilles abandonnées dans deux localités du district d'Indore : une ville périurbaine appelée Rau et un village semi-rural nommé Jamli. Les deux sites ont été choisis car ils sont proches de décharges informelles, des endroits où les déchets plastiques sont souvent dispersés et exposés aux éléments. Les chercheurs voulaient voir s'ils pouvaient utiliser une méthode appelée spectroscopie ATR-FTIR pour scanner ces coquilles. Cette technique projette de la lumière infrarouge sur un échantillon pour identifier les types de liaisons chimiques présentes, agissant comme un lecteur d'empreintes digitales pour les matériaux. L'objectif n'était pas de prouver de manière définitive la présence de plastique, mais de voir si les coquilles présentaient des signaux chimiques pouvant indiquer une contamination liée au plastique, justifiant ainsi des tests plus coûteux.
Le processus a débuté avec un soin extrême pour éviter d'ajouter tout nouveau plastique aux échantillons. Les chercheurs, portant des vêtements en coton et des gants, n'ont collecté que des fragments de coquilles déjà écloses ou clairement abandonnées. Ils ont lavé les coquilles avec de l'eau pure, retiré la membrane interne qui contient sa propre matière organique, puis broyé la coquille restante en une fine poudre. Cette poudre a ensuite été placée sous le scanner infrarouge. Les résultats ont été immédiats et clairs. Chaque coquille, provenant tant de la ville que du village, présentait un signal dominant de calcite, le minéral qui constitue la structure dure de l'œuf. Cela a confirmé que les coquilles étaient intactes et que la méthode de balayage fonctionnait de manière fiable sur ce type de matériel biologique.
Sous le signal fort du minéral, le scanner a détecté un signal faible et constant dans les quinze coquilles. Ce signal provenait de liaisons carbone-hydrogène, un type de connexion chimique que l'on trouve à la fois dans les protéines naturelles de l'œuf et dans de nombreux plastiques synthétiques comme le polyéthylène et le polypropylène. Comme le signal était très faible et qu'il pouvait provenir de l'œuf lui-même, les chercheurs n'ont pas pu affirmer avoir trouvé du plastique. Cependant, la présence de ce signal dans chaque coquille, combinée au fait que le sol et la poussière environnants contenaient des fibres et des fragments visibles ressemblant à des microplastiques, suggérait que les coquilles captaient effectivement quelque chose de leur environnement. Les chercheurs ont pris soin d'écarter d'autres possibilités ; ils ont vérifié leurs blancs d'équipement et les ont trouvés propres, prouvant que le signal provenait des coquilles et non du laboratoire. Ils ont également identifié une bande spécifique dans le spectre qui pourrait ressembler à un signe de plastique altéré, mais qui s'est avérée être une vibration naturelle du minéral calcite, évitant ainsi une fausse alerte.
Lorsque l'équipe a comparé les deux sites, elle a découvert quelque chose d'intéressant sur la répartition de la contamination. La quantité moyenne du signal carbone-hydrogène était presque la même dans la ville et dans le village, suggérant que la pollution liée au plastique n'est pas seulement un problème urbain mais est également présente dans les zones rurales. Cependant, la constance du signal différait considérablement entre les deux endroits. Dans le village, le signal était très uniforme d'une coquille à l'autre. Dans la ville, le signal variait considérablement ; certaines coquilles présentaient un signal beaucoup plus fort que d'autres. Ce schéma suggère que, dans la zone en voie d'urbanisation, la pollution est fragmentée, probablement parce que les déchets sont rejetés de manière inégale et que le vent ou l'eau les transporte vers certains nids mais pas d'autres. Le site rural, en revanche, semblait présenter un niveau d'exposition de fond plus homogène.
L'étude conclut que le balayage des coquilles d'œufs avec cette technique infrarouge est une méthode réalisable et pratique pour dépister les oiseaux sauvages pour les produits chimiques environnementaux sans les déranger. Bien que les résultats actuels ne prouvent pas que le plastique est présent sur les coquilles, ils constituent un indice fort qu'il pourrait y être. Les chercheurs soulignent qu'il s'agit d'un résultat préliminaire, une piste qui doit être suivie par des outils plus avancés capables d'identifier des types spécifiques de plastique. La variation des résultats dans la ville offre un indice selon lequel l'exposition à la pollution peut être très localisée, même sur de courtes distances. En traitant la coquille d'œuf comme un enregistreur passif de son environnement, ce travail ouvre une nouvelle porte pour surveiller la propagation de la pollution plastique sur terre, affectant même les oiseaux les plus terrestres.
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