Au cours des dernières décennies, l’augmentation rapide de la production mondiale de plastiques, l’élimination inappropriée et le manque de recyclage des déchets plastiques ont entraîné une pollution environnementale qui a eu un impact sur les écosystèmes marins et terrestres ^1,2,3. Les matières plastiques sont essentielles pour l’agriculture contemporaine, en particulier pour cultiver des légumes, des petits fruits et d’autres cultures spéciales. Leur utilisation comme films de paillis, revêtements de tunnel hauts et bas, ruban d’égouttage et autres applications vise à améliorer le rendement et la qualité des cultures, à réduire les coûts de production et à promouvoir des méthodes agricoles durables ^4,5. Cependant, l’emploi croissant de la « plasticulture » a soulevé des préoccupations concernant la formation, la distribution et la rétention de morceaux de plastique dans les environnements agricoles. Après un processus de fragmentation continu causé par la fragilisation par dégradation de l’environnement pendant la durée de vie, des fragments de plastique plus gros forment des micro- et nanoplastiques (MNP), qui persistent dans le sol ou migrent vers les cours d’eau adjacents par le ruissellement de l’eau et le vent ^6,7,8. Les facteurs environnementaux tels que le rayonnement ultraviolet (UV) à travers la lumière du soleil, les forces mécaniques de l’eau et les facteurs biologiques déclenchent la fragilisation plastique des plastiques dispersés dans l’environnement, entraînant la décomposition de fragments de plastique plus gros en particules macro ou mésoplastiques ^9,10. Une défragmentation ultérieure forme des microplastiques (MP) et des nanoplastiques (NP), réfléchissant des particules de taille moyenne (diamètre nominal; d_p) de 1-5000 μm et 1-1000 nm, respectivement¹¹. Cependant, la limite supérieure d_p pour les IP (c.-à-d. une limite inférieure pour les députés) n’est pas universellement acceptée et, dans plusieurs documents, elle est de 100 nm¹².

Les MNP provenant des déchets plastiques constituent une menace mondiale émergente pour la santé des sols et les services écosystémiques. L’adsorption des métaux lourds de l’eau douce par les MP a conduit à une concentration de métaux lourds 800 fois plus élevée que dans le milieu environnant¹³. De plus, les MP dans les écosystèmes aquatiques posent de multiples facteurs de stress et contaminants en modifiant la pénétration de la lumière, en provoquant un appauvrissement en oxygène et en provoquant l’adhésion à divers biotes, y compris la pénétration et l’accumulation dans les organismes aquatiques¹⁴.

Des études récentes suggèrent que les PMN peuvent avoir un impact sur la géochimie et le biote du sol, y compris les communautés microbiennes et les plantes^15,16,17. De plus, les IP menacent le réseau trophique^17,18,19,20. Étant donné que les PMN subissent facilement un transport vertical et horizontal dans le sol, ils peuvent transporter les contaminants absorbés tels que les pesticides, les plastifiants et les microorganismes dans le sol dans les eaux souterraines ou les écosystèmes aquatiques tels que les rivières et les ruisseaux^21,22,23,24. Les plastiques agricoles conventionnels tels que les films de paillis sont fabriqués à partir de polyéthylène, qui doit être retiré du champ après utilisation et éliminé dans des sites d’enfouissement. Cependant, l’enlèvement incomplet entraîne une accumulation importante de débris plastiques dans les sols 9,25,26. Alternativement, les paillis en plastique biodégradables au sol (BDM) sont conçus pour être labourés dans le sol après utilisation, où ils se dégraderont avec le temps. Cependant, les BDM persistent temporairement dans le sol et se dégradent et se fragmentent progressivement en MP et NPs ^9,27.

De nombreuses études environnementales écotoxicologiques et de devenir actuelles utilisent des matériaux modèles idéalisés et non représentatifs de MP et de NP. Les PMN de substitution les plus couramment utilisés sont les microsphères ou nanosphères de polystyrène monodispersé, qui ne reflètent pas les PMN réels résidant dans l’environnement^12,28. Par conséquent, la sélection de députés et d’IP non représentatifs peut donner lieu à des mesures et à des résultats inexacts. En raison de l’absence de modèles ΜNP appropriés pour les études environnementales terrestres, les auteurs ont été motivés à préparer de tels modèles à partir de plastiques agricoles. Nous avons déjà fait état de la formation de MNP à partir de BDM et de granulés de polyéthylène par broyage mécanique et broyage de granulés de plastique et de matériaux de film, ainsi que des caractéristiques dimensionnelles et moléculaires des PMN²⁹. Le présent document fournit un protocole plus détaillé pour la préparation des PMN qui peut être appliqué plus largement à tous les plastiques agricoles, comme les pellicules de paillis ou leurs matières premières granulées (figure 1). Ici, à titre d’exemple, nous avons choisi un film de paillis et des granulés sphériques du polymère biodégradable polybutylène adipate téréphtalate (PBAT) pour représenter les plastiques agricoles.