Decadal shifts of organic contaminants in oceanic plankton

L'océan est souvent imaginé comme une vaste étendue propre, mais il est aussi un réservoir géant qui collecte les produits chimiques synthétiques que l'humanité produit. Des plastiques de nos emballages aux médicaments que nous prenons en passant par les additifs de nos pneus, des milliers de ces substances d'origine humaine pénètrent dans l'eau. Une fois là, elles ne disparaissent pas simplement ; elles voyagent sur de vastes distances à travers les courants et l'atmosphère, atteignant finalement les coins les plus reculés du globe. À la base même de la chaîne alimentaire marine se trouve le plancton, des plantes et animaux microscopiques qui dérivent dans les eaux de surface. Ces organismes minuscules sont le fondement de la vie océanique, mais ils agissent également comme une éponge à pollution. Parce qu'ils sont si petits et abondants, ils absorbent les produits chimiques directement de l'eau de mer. Lorsque des animaux plus grands mangent le plancton, ces produits chimiques remontent la chaîne alimentaire. De plus, lorsque le plancton meurt ou produit des déchets, il coule, transportant tout ce qu'il a absorbé vers les profondeurs de l'océan, agissant ainsi efficacement comme un système de livraison qui déplace la pollution de surface vers les profondeurs sombres où elle peut persister pendant très longtemps.

Les scientifiques savent depuis longtemps que l'océan est pollué, mais ils se sont principalement concentrés sur une liste courte et spécifique de produits chimiques dangereux connus, comme les anciens pesticides ou les solvants industriels. Cette approche néglige les milliers de nouvelles substances qui ont été inventées depuis que ces anciens produits chimiques ont été interdits. Pour obtenir une image réelle de ce qui se trouve réellement dans l'océan ouvert, une équipe de chercheurs espagnols et d'autres institutions a décidé de jeter un filet beaucoup plus large. Ils ont voyagé dans l'Atlantique, le Pacifique, l'Indien et l'Austral (océan Austral) lors de deux expéditions majeures, l'une espacée d'une décennie de l'autre. Au lieu de chercher seulement quelques suspects connus, ils ont examiné le plancton collecté par rapport à une base de données de près de sept cents contaminants organiques différents. Cela comprenait tout, des écrans solaires aux produits pharmaceutiques, en passant par les additifs de pneus et les plastifiants. En utilisant la spectrométrie de masse avancée, une technique capable d'identifier les produits chimiques en fonction de leur poids moléculaire et de leur structure uniques, ils ont pu observer un spectre de pollution bien plus large que jamais auparavant.

Les résultats ont révélé un paysage de contamination complexe et changeant. Dans les échantillons collectés entre 2010 et 2011, les chercheurs ont trouvé une grande variété de produits chimiques, notamment des tensioactifs utilisés dans les produits de nettoyage, des conservateurs et des filtres UV présents dans les écrans solaires. Certains d'entre eux étaient présents en quantités étonnamment élevées, atteignant des milliers de nanogrammes par gramme de poids sec de plancton. Par exemple, un type spécifique de tensioactif appelé dioctylsulfosuccinate a été trouvé dans presque tous les échantillons de ce premier voyage, tout comme certains amines aromatiques industrielles, dont certaines sont connues pour être nocives pour la santé humaine. L'étude a également confirmé la présence de substances per- et polyfluoroalkylées, souvent appelées PFAS, connues pour leur résistance à la décomposition. Ces découvertes ont montré que même dans l'océan ouvert, loin de toute ville ou usine, le plancton accumule un cocktail diversifié de produits chimiques modernes.

Lorsque les chercheurs sont retournés dans l'océan Atlantique une décennie plus tard, entre 2020 et 2022, ils ont constaté que le profil chimique avait considérablement changé. Ce changement a offert un aperçu rare de la manière dont les réglementations humaines et les changements industriels affectent l'environnement au fil du temps. Les produits chimiques qui avaient été les plus courants au cours de la première décennie, tels que certains composés PFAS et certains produits pharmaceutiques, avaient largement disparu ou étaient devenus beaucoup moins fréquents. Ce déclin s'aligne sur les efforts mondiaux visant à éliminer ces substances en raison de leur toxicité et de leur persistance. Cependant, l'histoire n'était pas celle d'un simple nettoyage. Alors que les anciens produits chimiques s'effaçaient, de nouveaux prenaient leur place. Les chercheurs ont détecté une augmentation des produits chimiques associés aux pneus et aux plastiques, y compris des additifs utilisés dans la fabrication du caoutchouc et de nouveaux types de plastifiants. Bien que le nombre total de produits chimiques différents trouvés dans les échantillons de 2020 soit légèrement inférieur, les types de produits chimiques avaient tourné. Les additifs hérités du passé étaient remplacés par des substituts, suggérant qu'à mesure que le monde produit plus de plastique et de caoutchouc, la signature chimique de l'océan évolue pour refléter ces nouveaux matériaux.

L'étude a également souligné que ces changements ne sont pas uniformes à travers le globe. Dans les échantillons de 2010, certains retardateurs de flamme et plastifiants ont été trouvés en concentrations élevées dans l'Atlantique Sud et l'océan Indien. Au moment de la seconde expédition, ces composés spécifiques avaient diminué en fréquence, tandis que d'autres produits chimiques industriels, tels que ceux utilisés dans les produits de soins personnels et la fabrication de pneus, étaient devenus plus prédominants dans l'océan Austral. Les chercheurs ont noté que certains des produits chimiques trouvés, particulièrement ceux liés aux pneus, étaient moins fréquents dans les nouveaux échantillons mais apparaissaient sous une plus grande variété de formes. Cela suggère que, bien que les réglementations aient réussi à réduire certains polluants, la production continue de nouveaux matériaux synthétiques garantit que l'océan reste un puits dynamique pour un éventail de contaminants en constante évolution.

La découverte la plus critique est sans doute le rôle du plancton en tant que sentinelle de l'océan tout entier. Parce que ces organismes minuscules accumulent les produits chimiques de l'eau puis coulent, ils ne sont pas seulement des indicateurs de ce qui flotte à la surface ; ils sont le mécanisme qui transporte la pollution vers les profondeurs marines. L'étude a révélé que le plancton contenait un mélange de produits chimiques hydrophobes, qui adhèrent aux graisses, et de produits chimiques plus polaires et hydrosolubles, qui étaient auparavant considérés comme moins susceptibles de s'accumuler dans la vie marine. Cela signifie que la « pompe biologique », le processus naturel par lequel la matière organique passe de la surface aux profondeurs de l'océan, est probablement en train de transporter une gamme de polluants bien plus large que ce qui était compris jusqu'alors. L'océan profond, avec ses températures froides et son absence de lumière, est un lieu où les produits chimiques peuvent persister pendant des siècles. En montrant que le plancton rassemble et transporte activement cette charge chimique diversifiée, la recherche souligne que l'océan profond n'est pas un refuge contre la pollution, mais plutôt un réceptacle final pour les produits chimiques synthétiques que nous utilisons chaque jour.

Les chercheurs ont pris soin de distinguer ce qu'ils pouvaient mesurer avec précision de ce qu'ils ne pouvaient qu'estimer. Ils ont utilisé des étalons de référence pour environ la moitié des produits chimiques trouvés, ce qui leur a permis de calculer des concentrations exactes. Pour les autres, ils ont utilisé un modèle prédictif basé sur le comportement de ces produits chimiques dans l'instrument pour estimer leurs niveaux. Malgré ces différences de précision de mesure, le schéma général était clair : la composition chimique de l'océan ouvert n'est pas statique. Elle répond à l'activité humaine, évoluant à mesure que nous interdisons certaines substances et en introduisons d'autres. Le fait que ces changements soient visibles dans le plancton de l'océan ouvert, loin de toute source directe de pollution, confirme que ces produits chimiques sont capables de voyager sur de vastes distances et de pénétrer dans la chaîne alimentaire mondiale.

Ce travail ne prétend pas avoir résolu le problème de la pollution océanique, ni suggère qu'la situation est désespérée. Au contraire, il fournit une carte détaillée et fondée sur des preuves de notre position actuelle. Il montre que, bien que les réglementations aient fonctionné pour éliminer certains des produits chimiques hérités les plus dangereux, l'océan est maintenant rempli d'une nouvelle génération de substances synthétiques. L'étude suggère que l'attention portée à la surveillance environnementale doit s'étendre au-delà de la liste traditionnelle des polluants pour inclure les milliers de produits chimiques émergents qui entrent constamment sur le marché. Sans cette vision plus large, nous risquons de passer à côté des substances mêmes qui définissent l'avenir de nos océans. Le plancton, dérivant silencieusement dans les eaux sombres, nous raconte une histoire de changement, une histoire qui exige que nous regardions de plus près ce que nous mettons dans le monde.