KNOXVILLE, TN, 27 décembre 2025 /24-7PressRelease/ -- Les zones humides jouent un rôle vital dans la régulation du climat mondial en stockant du carbone, mais leur fonction pourrait être discrètement sapée par des polluants émergents. Cette étude révèle que les nanoplastiques – des particules de plastique inférieures à 100 nanomètres – peuvent considérablement intensifier les émissions de deux puissants gaz à effet de serre, le méthane et le protoxyde d'azote, dans les systèmes plante-sol. En interférant avec la croissance des plantes, la photosynthèse et la fonction racinaire, les nanoplastiques remodèlent les conditions chimiques et biologiques des sols des zones humides. Ces changements stimulent les processus microbiens qui favorisent la production de gaz à effet de serre, transformant potentiellement les zones humides de puits de carbone en sources d'émissions significatives. Les résultats mettent en lumière une voie négligée par laquelle la pollution plastique pourrait accélérer le changement climatique.

Le méthane et le protoxyde d'azote figurent parmi les gaz à effet de serre les plus puissants, avec des potentiels de réchauffement dépassant largement celui du dioxyde de carbone. Les zones humides naturelles sont des contributeurs majeurs aux émissions mondiales de méthane mais peuvent également agir comme des puits de carbone à long terme. Pendant ce temps, les nanoplastiques s'accumulent rapidement dans les environnements aquatiques et terrestres à mesure que les plastiques plus gros se dégradent, mais leurs conséquences écologiques restent mal comprises. Des études antérieures ont montré que les microplastiques peuvent altérer la chimie du sol et l'activité microbienne, mais les effets des nanoplastiques encore plus petits sur les émissions de gaz à effet de serre restent largement inexplorés. Face à ces défis, il est nécessaire de mener des recherches approfondies sur la manière dont les nanoplastiques influencent les processus biogéochimiques dans les écosystèmes des zones humides.

Des chercheurs de l'Université Tsinghua et d'institutions collaboratrices rapportent que les nanoplastiques augmentent significativement les émissions de méthane et de protoxyde d'azote dans des systèmes plante-sol similaires aux zones humides. L'étude, publiée (DOI : 10.1007/s11783-025-2066-8) en ligne le 10 août 2025 dans Frontiers of Environmental Science & Engineering, a utilisé une simulation contrôlée de zone humide pour examiner comment les nanoplastiques de polystyrène affectent la production de gaz à effet de serre. En combinant des mesures de flux gazeux avec des analyses microbiennes et végétales, la recherche fournit un aperçu mécanistique de la manière dont les nanoplastiques perturbent les interactions plante-sol et modifient le cycle du carbone et de l'azote.

En utilisant des zones humides simulées plantées de roseaux, les chercheurs ont introduit des concentrations croissantes de nanoplastiques de polystyrène dans le sol et ont surveillé les émissions de gaz à effet de serre au fil du temps. Ils ont constaté que les nanoplastiques augmentaient les émissions de méthane de 20 % à près de 100 %, tandis que les émissions de protoxyde d'azote doublaient approximativement sous des concentrations plus élevées. Ces effets devenaient plus prononcés à mesure que les plantes mûrissaient et que les températures environnementales augmentaient.

Des analyses mécanistiques ont révélé que les nanoplastiques inhibaient la croissance des plantes, réduisaient la teneur en chlorophylle et affaiblissaient les défenses antioxydantes, altérant la photosynthèse et la résistance au stress. De manière cruciale, les nanoplastiques réduisaient la libération d'oxygène par les racines des plantes, créant des conditions plus anaérobies dans la rhizosphère. Ce changement favorisait les micro-organismes producteurs de méthane et renforçait les processus de dénitrification responsables de la formation du protoxyde d'azote.

Des analyses métagénomiques ont montré une abondance accrue de gènes impliqués dans les voies de la méthanogenèse acétoclastique et de la dénitrification, en particulier dans les sols de la rhizosphère. En même temps, les nanoplastiques altéraient la composition des exsudats racinaires, augmentant fortement la libération de L-phénylalanine – un composé qui peut être converti en substrats alimentant la production de méthane. Bien que certains microbes oxydant le méthane et consommant le protoxyde d'azote aient également augmenté, leur activité était insuffisante pour compenser l'augmentation de la génération de gaz à effet de serre.

« Ce travail démontre que les nanoplastiques ne sont pas seulement des contaminants passifs mais des régulateurs actifs des processus écosystémiques », a déclaré l'auteur correspondant. « En altérant simultanément les fonctions physiologiques des plantes et en remodelant les communautés microbiennes dans la rhizosphère, les nanoplastiques créent des conditions qui favorisent fortement la production de gaz à effet de serre. Ces effets opèrent par de multiples voies interconnectées, ce qui aide à expliquer pourquoi même de petites particules peuvent avoir des impacts disproportionnés sur les processus liés au climat dans les zones humides. »

Les résultats suggèrent que la pollution plastique pourrait contribuer au changement climatique de manières qui ne sont actuellement pas prises en compte dans les modèles de gaz à effet de serre. Les zones humides sont largement reconnues comme des solutions basées sur la nature pour la séquestration du carbone, mais la contamination par les nanoplastiques pourrait compromettre leur potentiel d'atténuation du climat. Intégrer les nanoplastiques dans les évaluations des risques environnementaux et les inventaires de gaz à effet de serre pourrait donc être essentiel. Plus largement, l'étude souligne l'urgence de contrôler la pollution plastique à sa source, car l'accumulation continue de nanoplastiques pourrait amplifier les émissions de gaz à effet de serre dans les écosystèmes sensibles du monde entier.

Références
DOI
10.1007/s11783-025-2066-8

URL de la source originale
https://doi.org/10.1007/s11783-025-2066-8

Informations sur le financement
Ce travail a été soutenu par le Programme national clé de recherche et de développement de Chine (n° 2021YFC3200603) et la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 52221004).

À propos de Frontiers of Environmental Science & Engineering
Frontiers of Environmental Science & Engineering (FESE) est le forum de pointe pour les soumissions originales évaluées par des pairs en anglais sur toutes les principales branches des disciplines environnementales. FESE accueille des articles de recherche originaux, des articles de synthèse, des communications courtes et des points de vue & commentaires. Tous les articles seront publiés dans les 6 mois suivant leur soumission. Les rédacteurs en chef sont l'académicien Jiuhui Qu de l'Université Tsinghua, et le professeur John C. Crittenden du Georgia Institute of Technology, USA. Le journal a été indexé par presque toutes les bases de données autoritaires telles que SCI, EI, INSPEC, SCOPUS, CSCD, etc.

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