Ce qu’une «banque de produits chimiques» arctique révèle sur la pollution mondiale
Bien qu’essentiels à la vie moderne, les produits chimiques industriels s’accumulent dans les organismes et posent un risque pour la santé. De plus, leur variété ainsi que leur utilisation ne cessent de croître. «Alors qu’entre 1965 et 2015 le nombre de substances déclarées est passé à 100 millions, 30 millions d’autres ont été enregistrées rien qu’au cours des deux années suivantes. Et le chiffre avancé de 1,6 million de décès dus à la pollution chimique en 2016 est probablement sous-estimé, car seule une petite fraction a été testée de manière adéquate en matière de sécurité», déclare Anna Sobek(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) de l’université de Stockholm. Anna Sobek est la coordinatrice du projet ARCHEM lancé dans le cadre du programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) pour identifier les produits chimiques constituant une menace mondiale, en examinant les sédiments de l’océan Arctique (débris d’organismes vivants et particules de sol provenant de l’érosion côtière et des apports fluviaux). Comme les évaluations des risques ne tiennent pas compte des nouveaux produits chimiques, nous ignorons encore largement lesquels devraient être prioritaires en matière de réglementation. Cependant, un produit chimique détecté dans l’Arctique aura été émis en grande quantité ailleurs, et a la capacité de se disperser à l’échelle mondiale, ce qui indique qu’il doit être contrôlé.
Détecter une menace mondiale jusqu’alors non identifiée
ARCHEM a amélioré les efforts précédents de dépistage des produits chimiques arctiques qui utilisaient la spectrométrie de masse à basse résolution et ne détectaient que les polluants cibles connus. Pour permettre le dépistage non ciblé, ARCHEM a recouru à la spectrométrie de masse à haute résolution (HMRS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) de mobilité ionique) de pointe, avec des milliers de composés organiques numérisés. «C’était comme passer d’un dîner avec des baguettes (où l’on décide d’abord ce que l’on va prendre, puis on prend une chose à la fois) à un dîner avec une cuillère», explique Xiaodi Shi, chercheur principal à l’université de Stockholm, qui accueille le projet. La HRMS a fourni des informations à la fois sur l’abondance et la structure des composés, «un peu comme une empreinte digitale de polluant», fait remarquer Xiaodi Shi. Ces empreintes digitales ont été comparées à des bases de données de polluants. ARCHEM a étudié des sédiments de surface des plateaux continentaux de l’Arctique eurasien, conservés par l’université de Stockholm, des carottes de sédiments marins de surface canadiens et de sédiments lacustres du Haut-Arctique canadien, ainsi que des sédiments marins de surface antarctiques. «Nous avons détecté environ 150 polluants dans les sédiments arctiques. L’un des polluants jusqu’alors inconnus les plus intéressants identifiés était le fluorotélomère méthyl sulfone, une classe de substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) non polaires. «Nous nous efforçons d’en déterminer la source; il pourrait s’agir de sous-produits ou de produits de dégradation des tensioactifs PFAS. Nous les avons également détectés dans des sédiments provenant des États-Unis, de la mer Baltique et d’un lac norvégien, ce qui souligne la menace mondiale qu’ils représentent et qui a été négligée», explique Xiaodi Shi.
Découverte d’une contrainte clé de la distribution des polluants
Dans les systèmes marins, de nombreux produits chimiques évitent l’eau et se concentrent dans la matière organique (MO) naturelle, ce qui signifie que leur distribution est liée aux caractéristiques naturelles de la MO, compliquant la modélisation de la distribution et de l’accumulation des polluants. Pour surmonter ce problème, ARCHEM a analysé le poids des atomes de carbone dans les échantillons de sédiments, dérivés de la Circum-Arctic Sediment CArbon DatabasE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), pour démêler les sources de la MO (marine ou du sol) afin d’étudier comment cela influence l’accumulation de polluants. «Il s’agit du premier test quantitatif à grande échelle mené sur le terrain concernant les facteurs contrôlant l’accumulation de polluants dans les systèmes marins», ajoute Anna Sobek. L’équipe a découvert que la MO marine est environ dix fois plus efficace pour fixer les polluants, ce qui suggère qu’elle joue un rôle important dans leur accumulation. «Sachant que différentes MO ont des potentiels de liaison différents, et que le changement climatique modifiera le volume et les sources de MO, cela laisse présager une évolution future de la distribution des polluants», note Xiaodi Shi. En 2020, la Commission européenne a publié une stratégie pour la durabilité dans le domaine des produits chimiques(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) en faveur d’un environnement exempt de substances toxiques. Le paquet législatif associé comprend à la fois une nouvelle plateforme de données commune et un cadre de suivi et de prospective. Les travaux d’ARCHEM contribuent de manière substantielle aux deux. «Bien que nous ayons étudié plus de 100 polluants, ce chiffre représente moins de 10 % des données disponibles. Les techniques de mégadonnées nous aideront à exploiter les données restantes», ajoute Xiaodi Shi.
