Impact des microplastiques de chlorure de polyvinyle sur les cycles du carbone et de l'azote dans les environnements tourbeux : pertinence de l'additif de remplissage carbonate de calcium (CaCO3)
Résumé
Les zones humides jouent un rôle crucial dans le cycle global du carbone, mais elles sont de plus en plus menacées par diverses pressions anthropiques, notamment la pollution par les microplastiques (MP). Parmi les polymères les plus communs dans l'environnement, le chlorure de polyvinyle (PVC) se distingue, contenant souvent des additifs comme le carbonate de calcium (CaCO3). Dans notre étude, nous avons examiné les impacts potentiels des MP de PVC (MP-PVC) sur la dégradation de la matière organique (MO) dans les zones humides tourbeuses à travers deux expériences. Nous avons mélangé de la tourbe avec des concentrations croissantes de MP-PVC sanitaire broyé (0,3 %, 3 % et 30 %) et surveillé diverses propriétés physicochimiques, la composition de la communauté microbienne et le métabolisme sur une période de 91 jours. Nous avons aussi évalué le rôle du CaCO3 dans l'impact des MP-PVC. Nos résultats ont révélé des altérations significatives des propriétés chimiques de la tourbe même à
de faibles concentrations de MP-PVC, entraînant des augmentations du pH et des concentrations d’ions clés tels que Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, NH₄⁺. Nous avons observé une activation du cycle du carbone sous l'ajout de MP-PVC, mis en évidence par des émissions plus élevées de dioxyde de carbone et une augmentation progressive des niveaux de carbone organique dissous. Ces changements indiquaient une activation de la dégradation de la MO, soutenue par une augmentation de la dégradation microbienne de la lignine et de l'absorption du phosphore, ainsi que des changements dans l'assemblage de la communauté microbienne (réduction des Acidobacteriae et augmentation des fermenteurs actifs, tels que les Clostridia). Les MP-PVC ont aussi eu un impact prononcé sur le métabolisme du méthane (CH₄), entraînant une augmentation de la production de CH₄ dans le sol, de la méthanogenèse (abondance du gène mcrA) et de la méthanotrophie (abondance du gène pmoA). Nous avons également observé des altérations du cycle de l'azote (N), avec une dénitrification accrue (abondance du gène narG) mais une proportion relative réduite des archées oxydant l'ammonium Nitrososphaeria, conduisant à une potentielle inhibition de la nitrification, suggérée par les niveaux très élevés de l’ammonium mais sans changements correspondants dans les niveaux des nitrates. Les effets des MP-PVC étaient dépendants de sa concentration dans le sol, le CaCO3 influençant les changements dans le cycle du carbone tout en montrant une implication partielle dans les variations du cycle de l'azote. Ces effets pourraient être liés à d'autres additifs potentiels du PVC, tels que les plastifiants. Dans l'ensemble, nos résultats soulignent une perturbation
significative des processus microbiens due à la pollution par les MP, entraînant une augmentation des émissions de gaz à effet de serre des zones humides tourbeuses. Cela a des implications importantes pour le rôle de ces écosystèmes en tant que puits de carbone globaux.