Microbilles – Résumé scientifique

Juillet 2015

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Table des matières

• Résumé
• 1. Introduction
• 2. Identité, propriétés et utilisation de la substance
• 3. Sort environnemental
• 4. Présence des microplastiques dans l’environnement
• 5. Effets des microbilles chez les organismes
• 6. Incertitudes
• 7. Recommandations
• 8. Références

Résumé

Les microbilles sont des particules de polymère synthétique dont la taille, au moment de leur fabrication, est plus grande que 0,1 µm et de 5 mm ou moins, ainsi qu’une composition chimique, une taille, une forme, une densité et des fonctions qui varient. Les microbilles sont fabriquées à des fins particulières, y compris pour être utilisées dans des produits de soins personnels (comme les exfoliants, les produits pour le bain, les nettoyants pour le visage et les dentifrices. Elles peuvent également être utilisées dans d’autres produits de consommation, y compris les produits de nettoyage et les cartouches d’encre pour imprimante, et dans les produits industriels comme les matériaux abrasifs (p. ex. sablage à l’aide des billes de plastique), l’industrie (p. ex. explorations pétrolières et gazières, impression des textiles et pièces moulées pour automobile), les autres produits de plastique (antidérapants, applications antiblocages) et les applications médicales.

Les microbilles provenant des produits « jetés à l’égout » seront susceptibles d’être rejetées dans l’environnement aquatique après le traitement des eaux usées. Des études ont démontré que les microplastiques, y compris les microbilles, sont présents dans l’environnement et qu’ils peuvent y demeurer pendant longtemps. Il a été démontré que les microbilles causaient des effets à court et à long terme chez les organismes de laboratoire.

Conclusion proposée

En fonction des renseignements disponibles, il est recommandé que les microbilles soient considérées comme étant toxiques en vertu du paragraphe 64(a) de la Loi. Cela permettrait la prise des mesures préventives nécessaires afin de réduire le déversement de microbilles dans l’environnement. À titre de prochaine étape préventive, le gouvernement du Canada propose d'inscrire les microbilles à la Liste des substances toxiques conformément à la Loi canadienne sur la protection de l'environnement (1999).

1. Introduction

L’utilisation du plastique continue d’augmenter à un rythme important à l’échelle internationale. La production mondiale de plastique a augmenté de 620 % depuis 1975 et en 2012, elle était estimée alors à 288 millions de tonnes métriques (Jambeck et coll., 2015). En raison des longs temps de résidence dans l’environnement (Andrady, 2011) et des mauvaises pratiques de gestion des déchets, le fardeau environnemental attribuable aux déchets de plastique augmente à l’échelle internationale (voir la figure 1 ci-dessous), causant ainsi des problèmes d’ordre environnemental, économique et esthétique de même que des défis et des répercussions complexes (PNUE-Centre international d’écotechnologie, 2012; Jeftic et coll., 2009).

Les déchets de plastique qui entrent dans les écosystèmes aquatiques et marins peuvent venir de diverses sources, dont la majorité provient d’activités terrestres (GESAMP, 2015). Les activités de loisirs riverains, des services inadéquats de gestion des déchets et des égouts, des additifs présents dans les produits, et des rejets non contrôlés provenant d’activités industrielles et commerciales ont été cités comme étant des causes majeures de pollution par le plastique dans l’environnement marin dans le monde entier. Ces diverses sources peuvent produire des types de plastique différents dans l’environnement, allant des sacs et des bouteilles de plastique, aux microplastiques et aux microbilles.

Figure 1 : Rejets prévus de plastique (exprimés en termes de quantité cumulative) dans l’environnement marin mondialement résultant d’une mauvaise gestion des déchets de plastique (élevé, 40 %; moyen, 20 %; faible, 15 %) (Jambeck et coll., 2015)

La caractérisation du plastique et de son incidence possible sur l’environnement est complexe. Les microbilles sont fabriquées en différentes tailles et formes et n’ont pas une composition chimique unique, mais bien une composition variée, dont les plus fréquentes sont le polyéthylène, le polyéthylène téréphtalate, le polypropylène, le polyamide, les polyesters, le polystyrène et le polychlorure de vinyle. Elles peuvent contenir des résidus de produits chimiques provenant d’usines et de polluants absorbés à différentes étapes du cycle de vie (p. ex. plastifiants, co-contaminants, etc.) (GESAMP, 2015; Browne et coll., 2011; Eriksen et coll., 2014). Une fois dans l’environnement, le plastique y reste pendant de nombreuses années. Par exemple, le polyéthylène et le polypropylène qui ont été ajoutés dans le golfe du Bengale (un environnement marin) afin de mesurer la biodégradation à médiation microbienne ont subi une dégradation de plus de 3 % après 6 mois (Andrady, 2011). Toutefois, au fil du temps, le plastique se dégrade dans l’environnement par l’intermédiaire de divers processus physiques et chimiques, comme l’altération (p. ex. érosion causée par le vent et l’eau), l’hydrolyse par l’eau, la biodégradation et la photodégradation entraînant la dégradation de grosses particules en particules plus petites (Eriksen et coll., 2014; Andrady, 2011).   

1.1 Définitions

Les particules de plastique plus petites sont généralement appelées microplastiques. Le terme a été utilisé au départ afin d’établir une distinction entre les plastiques plus gros (macro) et ceux qui ne sont visibles qu’au microscope (micro). Il n’existe aucune définition convenue de ce qui constitue un microplastique. Les chercheurs ont utilisé des définitions largement fondées sur les méthodes d’échantillonnage utilisées afin de caractériser les microplastiques sur lesquels ils menaient des enquêtes. Par exemple, certains chercheurs ont utilisé des passoires de 500 µm et de 67 µm pour établir la limite supérieure et inférieure des échantillons de microplastique, tandis que les autres utilisent inférieur(e) à 5 mm à 333 µm comme limites supérieures et inférieures sur les filets Neuston utilisés pour leur échantillonnage (Andrady, 2011). Plus récemment, un rapport du Groupe mixte d’experts chargés d’étudier les aspects scientifiques de la pollution de l’environnement marin (GESAMP, 2015) a recommandé une définition variant de inférieur(e) à 5 mm à 1 nm (1 nanomètre est un milliardième d’un mètre). De plus, les définitions réglementaires de microbilles varient également. Par exemple, l’État de l’Illinois, aux États-Unis d’Amérique (É.-U.-A.) prévoit uniquement une limite supérieure de inférieur(e) à 5 mm (voir la State of Illinois Public Act 98-0638), alors que la province canadienne de l’Ontario envisage les microbilles avec une limite supérieure de la taille de inférieur(e) à 1 mm ainsi que des utilisations ciblées dans leur projet de loi (projet de loi 75, Loi de 2015 sur l’élimination et le contrôle des microbilles, 2015).

Les microplastiques sont organisés en fonction de leur source, c.-à-d. s’ils sont fabriqués sur la taille d’un micromètre ou résultent des processus de dégradation discutés précédemment (altération, photodégradation, etc.) (GESAMP, 2015).
Aux fins du présent sommaire :

• Les microbilles sont définies comme des particules de polymère synthétique dont la taille, au moment de leur fabrication, est plus grande que 0,1 µm et de 5 mm ou moins. Cela comprend différentes formes de particules, y compris les particules solides, creuses, amorphes, solubilisées, etc.
• Les microplastiques secondaires sont des particules de polymère synthétique qui proviennent de la décomposition d’objets de plastique plus gros (Andrady, 2011).
• Les microplastiques comprennent les microbilles et les microplastiques secondaires.
• Un produit destiné aux soins personnels se définit comme une substance ou un mélange de substances qui est généralement reconnu par le public comme un produit de nettoyage ou de toilettage quotidien. Les produits destinés aux soins personnels peuvent s’inscrire dans trois catégories réglementaires au Canada à savoir, cosmétiques, drogues ou produits de santé naturels.

La limite de inférieur(e) ou égal(e) à 5 mm est fondée sur la limite supérieure utilisée dans les recherches et par d’autres administrations, et indique l’avis d’experts émis au cours d’un atelier sur les débris marins tenu en 2008 sur les microplastiques secondaires (Arthur et coll., 2009). La limite inférieure de 0.1 µm a été choisie intentionnellement afin de retirer les objets nanométriques (ceux variant de 1 à 100 nm). Cette limite a été utilisée : (1) pour axer les efforts sur les microbilles pertinentes sur le plan industriel; et (2) pour établir une distinction entre les effets et les propriétés propres aux substances sur l’échelle nanométrique.

Le présent Rapport sommaire scientifique porte principalement sur les microbilles et fournit des recommandations au sujet des microbilles seulement. Aux fins du présent Rapport, les données répertoriées jusqu’en juin 2015 ont été prises en compte en vue de leur inclusion au présent résumé scientifique. En raison des similitudes physiques et chimiques, lorsqu’aucune donnée n’était disponible sur les microbilles, des données de substitution sur les microplastiques secondaires ont été utilisées.

Un examen des publications scientifiques n’a pas permis de recenser d’études indiquant que la présence de microbilles dans les produits de soins personnels représentait une préoccupation pour la santé humaine. On s’attend à ce que les microbilles présentes dans les produits de soins personnels appliqués sur la peau ne soient pas absorbées par l’organisme, mais disparaissent plutôt au rinçage ou quittent le corps lorsque les cellules épidermiques se détachent et soient, en fin de compte, déversées dans l’environnement (PNUE, 2015; Leslie, 2014; SNY, 2014). Même si les effets possibles sur la santé humaine associés à la consommation de poissons et de fruits de mer contenant des microbilles ont été signalés par certains membres du public comme étant une préoccupation (PNUE, 2015), les renseignements limités relatifs à cette source d’exposition ne fournissent aucun fondement pour un examen du risque éventuel pour la santé humaine découlant de l’exposition aux microbilles. Par conséquent, la portée du présent examen est limitée uniquement aux répercussions environnementales.

2. Identité, propriétés et utilisation de la substance

2.1 Identité de la substance

Les microbilles sont des particules de polymère synthétique fabriquées de façon à avoir une taille entre supérieur(e) à 0,1 µm et inférieur(e) ou égal(e) à 5 mm et en vue d’une fin et d’une application précises. Elles peuvent être composées de divers polymères synthétiques selon la fonctionnalité requise. Le tableau 1 énumère les fonctions des [polymères particulaires] typiques que l’on trouve dans les produits de soins personnels et les cosmétiques (Leslie, 2014)). En ce qui a trait aux microbilles, les polymères les plus fréquemment utilisés sont le polyéthylène, le poly(méthacrylate de méthyle), le polytétrafluoréthylène, le polypropylène, le nylon et le polyéthylène téréphtalate (Norwegian Environment Agency, 2014). Les polymères typiques qui forment les réactions servant à synthétiser les microbilles sont fondés sur la taille de particule souhaitée (Jinhua et Guangyuan, 2014) et comprennent la polymérisation en émulsion (Chern, 2006; Asua, 2004), la polymérisation en émulsion 2010; Dowding et Vincent, 2000), et la polymérisation par dispersion (He et coll., 2011; DeSimone et coll., 1994; Li et Armes 2010). De plus, les microbilles contiennent également des produits chimiques résiduels en raison de leur synthèse, comme des monomères inaltérés, des réactifs, des produits chimiques à base de pétrole, etc. Ces produits chimiques résiduels sont différents des polluants environnementaux qui sont absorbés sur les particules pendant les diverses étapes de leur cycle de vie, en particulier dans l’environnement aquatique (Mato et. coll., 2001; Teuten et. coll., 2007).

2.2 Propriétés

Les microbilles peuvent varier en taille, forme et densité en fonction de leurs compositions chimiques et de leur méthode de synthèse (Napper & Thompson, 2015, sous presse). Comme l’indique le tableau 2 (Hidalgo-Ruz et coll., 2012), la densité des particules de polymère (qui comprennent les microbilles) peuvent également varier de 0,9 à 2,10 g/cm3 (la densité de l’eau à 25 °C est environ 1 g/cm3). En plus des densités en polymère, la densité de la particule entière dépend aussi des autres produits chimiques ajoutés au cours de la fabrication (p. ex. les additifs, les agents de comblement). Cette variation en densité signifie que les particules de polymère synthétique (y compris les microbilles) flotteront à la surface de l’eau et que d’autres seront présentes dans la colonne d’eau ou se déposeront sur les sédiments. Une fois dans l’environnement, ce comportement changera en fonction du comportement d’agrégation ou de désagrégation et d’agglomération ou de [désagglomération], alors que les microbilles interagissent avec les milieux environnementaux, p. ex. les acides humiques ou fulviques. De plus, les particules synthétiques (p. ex. les plastiques) peuvent devenir encrassées par les organismes et, par conséquent, les particules qui flottaient au départ peuvent éventuellement couler vers le sous-sol marin. Par exemple, on a signalé d’importantes quantités de microplastiques dans les sédiments retrouvés en mer profonde (Woodall et. coll., 2014).

Selon la fonctionnalité souhaitée des microbilles présentes dans divers produits de soins personnels, les microbilles peuvent être stables sur les plans chimiques ou physiques (p. ex. lorsqu’elles sont utilisées dans des abrasifs) ou instables (p. ex., lorsqu’elles sont conçues pour se décomposer à l’exposition d’un déclencheur physique ou chimique entraînant la libération d’autres produits chimiques). Les microbilles stables peuvent persister dans l’environnement.

La figure 4 ci-dessous montre des exemples de microbilles retrouvées dans les produits cosmétiques. L’agrégation ou l’agglomération des microbilles est apparente à partir des micrographies; toutefois sa pertinence sur le sort et les effets environnementaux est inconnue.

Figure 2 : (images – en haut) Formes des microbilles de polyéthylène provenant de quatre nettoyants faciaux différents disponibles en Nouvelle-Zélande (A1-A4). Deux des quatre nettoyants contiennent des microbilles sphériques supplémentaires (apparaissant aux images A5 et A6, respectivement) de composition chimique inconnue; (graphiques B1-B4) répartition de la taille des microbilles dans les nettoyants analysés (adapté de Fendall et Sewell, 2009)

2.3 Utilisation

À l’échelle mondiale, on a constaté que les microbilles ont été utilisées dans les produits de soins personnels, dans d’autres applications liées à la consommation et dans diverses applications industrielles.

Selon les renseignements présentés dans les publications scientifiques portant sur les produits de soins personnels, les microbilles ont été retrouvées dans les exfoliants, les produits pour la douche et le bain, les nettoyants pour le visage, les crèmes, les désodorisants, les fonds de teint, les vernis à ongles, les ombres à paupières, les lotions pour le rasage, les produits moussants pour le bain, les colorants capillaires, les insectifuges, les dentifrices, les fards à paupières, les fards à joues, les fixatifs capillaires, les maquillages liquides, les mascaras, les produits de soins pour bébés, les lotions et les lotions solaires. Les microbilles peuvent également être trouvées dans d’autres utilisations ou produits de consommation, y compris les produits de nettoyage et les cartouches d’encre pour imprimantes (Norwegian Environment Agency, 2014). Certains produits contiennent d’importantes quantités de microbilles. Par exemple, Napper et Thompson (2015, sous presse) ont quantifié les microbilles ajoutées aux produits de soins personnels, comme les exfoliants, et ont démontré que l’abondance varie considérablement entre les produits (de 137 000 à 2 800 000 par bouteille de 150 ml). Certains produits utilisés chaque jour pourraient entraîner le déversement dans les eaux usées domestiques de 94 500 particules de microbilles par application (Napper & Thompson, 2015, sous presse).

En 2015, l’Association canadienne des cosmétiques, produits de toilette et parfums (CCTFA) a mené une enquête volontaire auprès de ses membres et a partagé un résumé des renseignements avec le gouvernement du Canada. Les données recueillies par la CCTFA révèlent qu’au Canada, les microbilles ont été signalées comme étant utilisées dans les catégories de produits de soins personnels pour les soins de la peau (qui comprennent les crèmes antirides, les produits hydratants, les produits nettoyants, etc.), les produits pour le bain et le corps (qui comprennent les gels ou les savons pour le bain ou la douche, les lotions, les talcs ou les baumes, les vernis à ongles, etc.), et les produits de type cosmétique (comprenant les dentifrices fluorés, les produits de traitement contre l’acné, etc. Alors que les produits particuliers n’ont pas été déclarés, les volumes annuels totaux de microbilles au Canada par membre individuel de la CCTFA variaient de 30 kg à 68 000 kg par année.

Les microbilles sont également utilisées dans les produits industriels, comme les milieux abrasifs (p. ex. sablage à l’aide de billes de plastique sur les chantiers navals, les installations de production, comme les vêtements et les pièces d’automobiles), l’industrie (p. ex. explorations pétrolières et gazières, impression des textiles et pièces moulées pour automobile), les autres produits de plastique (p. ex. antidérapants, applications antiblocages) et les applications médicales (recherche biotechnologique et biomédicale) (Leslie, 2014; Norwegian Environment Agency, 2014).

3. Sort environnemental

Lorsqu’elles sont utilisées dans les produits de soins personnels, les microbilles entrent dans l’environnement principalement par les effluents des usines de traitement des eaux usées provenant du déversement de produits « jetés à l’égout ». Les voies d’entrée secondaires dans les milieux comprennent les déversements accidentels et les déversements liés aux applications industrielles (GESAMP, 2015).

Dans une étude réalisée récemment par Talvitie & Heinonen (2014), une enquête préliminaire portant sur le retrait des microplastiques de l’usine centrale de traitement des eaux usées de Saint-Pétersbourg, en Russie, a révélé que, malgré un taux élevé d’enlèvement des microplastiques des effluents d’eaux usées (plus de 95 %) après un traitement secondaire, certaines particules restaient dans l’effluent et pénétraient dans le milieu aquatique. Les auteurs ont filtré l’eau purifiée de l’effluent à l’aide de filtre de 300, de 100 et de 20 µm et ont déterminé que les fibres et les particules étaient les principaux microplastiques présents dans les eaux usées d’arrivée. Ces conclusions sont conformes à celles obtenues dans le cadre d’une étude réalisée récemment à Paris, en France, par Dris et coll., (2015) dans laquelle on a constaté un taux d’enlèvement des microplastiques supérieur à 90 % après le traitement des eaux usées. En ce qui concerne particulièrement les microbilles, les représentants de l’État de New York ont récemment mené une enquête auprès de certaines de leurs usines de traitement des eaux usées et ont constaté que les microbilles étaient présentes dans l’effluent de 25 des 34 usines échantillonnées (New York, 2015). Ainsi, alors que des études supplémentaires sont nécessaires pour l’enlèvement des microbilles et la transformation des processus de traitement des eaux usées, on s’attend à ce que les microbilles soient retirées à un niveau plus élevé, mais elles vont quand même traverser l’usine de traitement et se retrouver dans le milieu aquatique.

Une fois que les microbilles se retrouvent dans le milieu aquatique, leur comportement dépend de leurs propriétés physiques et chimiques. Les microbilles, comme toute autre particule (Buchs et coll., 2013; Dale et coll., 2015; et Syberg et coll., 2015), interagiront avec les produits chimiques présents dans la colonne d’eau (p. ex., absorbées par les matières organiques naturelles) ou se lieront aux sédiments. La figure 3 montre le processus subi par les microbilles après leur introduction dans l’environnement aquatique. Une fois exposées, les microbilles peuvent subir des transformations physiques (à la suite de la dégradation mécanique, de l’altération, etc.) et adsorber ou désorber divers polluants locaux (p. ex. polluants organiques persistants, comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques, les diphényles polychlorés, etc.) de l’environnement avoisinant (Bakin et coll., 2014; Teuten et coll., 2009). Les travaux réalisés récemment ont démontré que les microbilles extraites des produits cosmétiques avaient un potentiel semblable d’adsorber des polluants organiques persistants tel qu’il est signalé pour les particules de microplastique (Napper & Thompson, 2015, sous presse). De plus, les interactions des microbilles avec les matières organiques naturelles auront une forte incidence sur l’endroit où elles vont se retrouver dans la colonne d’eau. À moins d’être absorbées (p. ex. en interagissant avec des matières organiques dissoutes, d’autres particules ou des micro-organismes), les microbilles de faible densité flotteront et seront disponibles aux espèces pélagiques et aviaires, tandis que l’on s’attend à ce que les microbilles plus denses présentes dans la colonne d’eau se déposent au fil du temps. Les microbilles plus denses subiront alors une transformation (p. ex. agglomération/agrégation, augmentation de la taille et de la masse après avoir interagi avec des espèces chimiques dissoutes) et deviendront disponibles pour les espèces benthiques. On s’attend donc à ce que les microbilles soient présentes dans les milieux aquatiques et les sédiments.

Figure 3 : Sort et effets environnementaux des particules de plastique après leur déversement dans le milieu aquatique. Tandis que l’image se concentre sur les microplastiques secondaires (c.-à-d., la dégradation des déchets de plastique plus importants), le comportement s’applique également aux microbilles. Il est à noter que les microbilles peuvent flotter en raison de leur faible densité relative ou de leur interaction avec les produits chimiques dissous ou dispersés et passent éventuellement dans les sédiments. Les microbilles peuvent venir en contact avec des organismes à n’importe quelle étape (Leslie, 2014)

On en connaît très peu sur le sort des microbilles (et sur les microplastiques secondaires) présentes dans l’air. On ne sait pas si les microbilles, tout comme les autres matières particulaires (Quadros et Marr, 2010; Hennigan et coll., 2011) comportant des densités relativement faibles peuvent passer dans l’air et, le cas échéant, si elles peuvent absorber les polluants atmosphériques ou être soumises au transport sur de longues distances et à des transformations atmosphériques (p. ex., réactions avec des radicaux hydroxyles) (Dellinger et coll., 2001). On ignore également le sort des microbilles (et des microplastiques secondaires) dans le sol. Selon une étude réalisée à une usine municipale de traitement des eaux usées en Russie, même si les microplastiques n’ont pas été entièrement retirés de l’effluent, on s’attend à ce qu’ils passent principalement dans les boues d’épuration après le traitement des eaux usées (Talvitie et Heinonen, 2014). Une fois dans les biosolides, les microplastiques peuvent se retrouver dans le sol à la suite de l’épandage de ces biosolides sur la terre. Une fois dans le sol, les microbilles (Darlington et coll., 2009) pourraient être mobiles (même si l’on s’attend à ce que cela soit peu probable) ou immobiles selon la composition chimique du sol et la taille des microbilles relativement à celle des particules du sol (Bradford et coll., 2002).

4. Présence des microplastiques dans l’environnement

Dans l’environnement, il est extrêmement difficile d’établir la distinction entre les microbilles et les microplastiques secondaires. Comme la plupart des études ne déclarent que la concentration totale de microplastiques, il est impossible à l’heure actuelle de quantifier la contribution des microbilles par rapport à tous les autres déchets de plastique. La seule étude disponible sur la contribution des microbilles aux déchets de plastique a été réalisée par Gouin et ses collègues (2011), qui ont estimé de manière prudente que l’utilisation des microbilles de polyéthylène dans les savons liquides a entraîné, à elle seule, la consommation de 2,4 mg de microbilles de polyéthylène par personne par jour, pour une émission totale de 263 tonnes de microbilles de polyéthylène en provenance de savons liquides par année aux États-Unis. En raison de l’absence de données explicites sur les microbilles, les renseignements sur les microplastiques (qui comprennent les microbilles et les microplastiques secondaires) ont été utilisés afin de souligner la présence de microbilles dans l’environnement.

Les microplastiques ont été mesurés presque à chaque endroit sur terre, y compris dans l’eau, dans les sédiments, dans le sol (Hall et coll., 2015), dans les dépôts de sédiments de mer profonde (Woodall et coll., 2014) et dans le cœur des glaces (Obbard et coll., 2014). La figure 4 indique les concentrations de microplastiques présentes dans les sédiments et les eaux de surface retrouvés dans différentes régions. Plusieurs auteurs ont laissé entendre qu’il y aura une augmentation constante des déchets marins (ce qui comprend les microplastiques) dans l’environnement (Jambeck et coll., 2015) au cours des prochaines décennies (figure 1). Law et Thompson (2014) ont noté que, même si l’on empêchait l’introduction de macroplastique supplémentaire dans l’environnement, la concentration de microplastique continuera d’augmenter en raison de la fragmentation des plastiques plus importants en particules plus petites (Law & Thompson, 2014).

Figure 4: (A) Répartition mondiale des microplastiques présents dans les sédiments de 18 plages sablonneuses du monde entier (Browne et coll., 2011); et (B) concentration moyenne du plastique (principalement des microplastiques) présent dans les eaux de surface (Cózar et coll., 2014)

4.1 Présence au Canada

Les microplastiques ont été mesurés dans les eaux et les sédiments du Canada. Desforges et coll. (2014) ont constaté des concentrations de microplastiques (environ 70 % de microfibres et 30 % de granules dont la taille varie de 64,8 μm à 5 810 μm) variant de 8 à 9 200 particules/m3 dans les eaux marines sous la surface dans le Nord-Est de l’océan Pacifique et la région côtière de la Colombie-Britannique. Les microplastiques ont également été mesurés, principalement sous forme de fibres dans les sédiments des plages de la Nouvelle-Écosse, à des concentrations de 20 à 80 microplastiques/10 g sédiments (Mathalon et Hill, 2014). Dans une autre étude réalisée par Obbard et coll. (2014), on a trouvé des concentrations de microplastiques de 30 à 234 particules/m3 de glace dans les échantillons de glace au cours de deux expéditions arctiques dans les mers de Beaufort et des Tchouktches. Dans leur étude, Obbard et ses collègues (2014) ont détecté des microplastiques de rayonne (54 %), de polyester (21 %), de nylon (16 %), de polypropylène (3 %), de polystyrène (2 %), d’acrylique (2 %), et de polyéthylène (2 %) dont la taille varie de 0,02 mm à 2 mm. Les microplastiques ont également été mesurés dans les systèmes d’eau douce, par exemple, la concentration moyenne de microplastiques dans le fleuve Saint­-Laurent était de 52 microplastiques/m2 (principalement du polyéthylène dont les tailles variaient de 0,4 à 2,16 mm) après un échantillonnage de dix plans d’eau douce (Castañeda et coll., 2014). De même, on a constaté que la présence moyenne de microplastiques dans les lacs Supérieur, Huron et Érié était de 43 157 particules/km2, et que leur taille variait de 0,355 mm à supérieur(e) à 4,75 mm (81 % des microplastiques se retrouvaient dans la fraction de 0,355 à 0,999 mm) (voir la figure 5 ci-dessous pour la répartition) (Eriksen et coll., 2013). La différence entre les unités utilisées pour rendre compte des concentrations de microplastiques dans l’environnement est principalement attribuable aux différentes méthodes d’échantillonnage des microplastiques (Andrady, 2011) et au manque de mesures de contrôle de la qualité adéquates (p. ex. le manque de documents de référence normalisés et d’essais d’aptitudes. Ces différences limitent la comparabilité des valeurs dans l’ensemble des différentes études.

Les plastiques, y compris les microplastiques, ont également été mesurés sur des plages canadiennes du lac Huron (à des concentrations de 38 particules/m2) (Zbyszewski et Corcoran, 2011), du lac Érié (allant de 0,36 à 1,78 pièces/m2), et du lac St. Clair (allant de 0,18 à 8, 38 pièces/m2) (Zbyszewski et coll., 2014). Dans leur étude, les auteurs ont trouvé principalement des microplastiques composés de polyéthylène et de polypropylène classés en fractions de inférieur(e) à 5 mm et supérieur(e) à 5 mm. Récemment, les débris de plastiques (principalement des microplastiques) ont également été mesurés sur les plages de la Humber Bay à des concentrations de 16,3 pièces/m2 fractionnés par inférieur(e) à 1 cm (55 fragments/48 g de masse totale), 1 à 5 cm (321 fragments/122,90 g de masse totale), et supérieur(e) à 5 cm (29 fragments/47,60 g de masse totale) (Corcoran et coll., 2015). Il est donc évident que les microplastiques sont présents partout au Canada dans l’eau douce et dans les écosystèmes d’eau salée et, tel que l’indique la figure 5 ci-dessous, les microbilles sont également présentes avec les microplastiques (ce qui suggère un sort et un comportement similaires).

Figure 5 : (A) Distribution des microplastiques en fonction de leur nombre provenant de 21 échantillons recueillis dans les Grands Lacs laurentiens; et (B) microbilles trouvées à un des sites d’échantillonnage (Eriksen et coll., 2013)

4.2 Accumulation dans l’environnement

Les microplastiques s’accumulent dans l’environnement. Dans l’étude qu’ils ont réalisée récemment, Obbard et ses collègues (2014) ont mesuré les microplastiques dans les cœurs des glaces gelées de l’océan Arctique en 2010. Les auteurs ont confirmé que ces microplastiques se sont accumulés loin des centres de population et ont laissé entendre que la glace de mer polaire devient un puits important pour la contamination par les microplastiques et, au fur et à mesure que les glaces fondent, ces microplastiques peuvent être rejetés dans l’environnement. De plus, il ressort d’une étude récente réalisée par Corcoran et ses collègues (2015), qu’il y avait eu accumulation de microplastiques dans les carottes de sédiments prélevées près du lac Ontario (10,5 pièces/m2) au cours des 38 dernières années. De même, selon les travaux réalisés par Thompson et ses collègues (2004), ces derniers ont mesuré des fibres de plastiques dans des échantillons de planctons archivés qui remontent aussi loin que les années 1960, et les données sur les tendances révèlent une augmentation importante de l’abondance de fragments de plastique au fil du temps (principalement des fibres d’environ 20μm de diamètre), en plus de confirmer une augmentation de l’accumulation des microplastiques dans différents milieux de l’environnement (Thompson et. coll., 2004).

Figure 6: (A) Images de microplastiques (aux flèches) retrouvés dans les cœurs des glaces dans l’océan Arctique (Obbard et coll., 2014); et (B) images de microplastiques retrouvés dans les carottes de sédiments du lac Ontario (Corcoran et coll., 2015). Les réglages de l’échelle de gauche sont à 1 mm

5. Effets des microbilles chez les organismes

Au moment du présent rapport, plus de 130 publications sur le sort et les effets des microplastiques ont été examinées. Des études clés portant uniquement sur les microbilles ont été résumées aux tableaux 3 et 4 qui suivent. Le présent résumé ne vise pas à présenter toutes les données sur les effets des microbilles, mais plutôt de démontrer les différents types d’effets possibles associés à l’exposition aux microbilles dans l’environnement. En plus des effets mesurables, de nombreuses études sur les microbilles ont fait état d’aucune preuve d’effets nocifs sur les organismes aquatiques après l’exposition, comme l’étude de Kaposi et collègues (2014) dans laquelle la survie de la larve d’oursin n’était pas affectée après une exposition de cinq jours aux microbilles. Lorsque les renseignements portant particulièrement sur les microbilles n’étaient pas disponibles, des renseignements de substitut sur les microplastiques ont été utilisés. Aucune étude mesurant la létalité aiguë ou les concentrations efficaces (CLx/CEx) des microbilles (c.-à-d., les paramètres traditionnels utilisés dans les évaluations de la toxicité des produits chimiques) n’a été trouvée et une seule étude très récente faisait le calcul des concentrations létales (LC50) chroniques chez les daphnies. Selon les publications scientifiques, les effets constatés sont soit poussés principalement par les effets physiques (c.-à-d. effets découlant de blocages, d’attachement externes ou internes, etc.) et causés par la présence de produits chimiques résiduels (produits chimiques présents au moment de la synthèse des microbilles) ou par les polluants absorbés (p. ex. polluants organiques persistants (POP), pesticides, etc., qui sont absorbés dans les étapes subséquentes du cycle de vie). Lorsque les effets physiques sont les facteurs prioritaires des effets, aucune différence importante n’a été remarquée entre l’eau douce et les organismes marins. Les recherches actuelles manquent de précision afin de savoir si les effets observés proviennent des particules fines ou du plastique (p. ex., polyéthylène) ou des produits chimiques résiduels provenant de la fabrication du plastique (comme des monomères inaltérés et des produits chimiques à base de pétrole) ou de l’absorption de polluants. Il est important de remarquer que bon nombre d’études utilisent des concentrations élevées de microbilles par rapport aux niveaux de microplastiques dans l’environnement (les concentrations mesurées des microbilles uniquement sont manquantes); tandis que certaines études exposent les organismes en l’absence de nourriture. Les types d’effets sont résumés ci-dessous :

• Absorption : Les microbilles sont déjà absorbées par divers organismes, y compris le poisson, les moules et plusieurs types de zooplancton (Imhof et coll., 2013). Dans cette étude, on a retrouvé des microbilles dans les intestins des organismes analysés (p. ex., Daphnia magna, Lumbriculus variegatus, Notodromas monacha, etc.) et la plupart des organismes rejettent les microbilles dans les matières fécales au fil du temps (jusqu’à 96 % des microbilles retrouvées dans les matières fécales ne présentant aucun effet mesurable).
• Translocation : La translocation des microbilles du tractus gastro-intestinal dans l’organisme a été confirmée; par exemple Rosenkranz et ses collègues (2009) ont constaté une absorption rapide et une dépuration des microbilles chez la Daphnia magna, mais a également trouvé la présence de microbilles dans les gouttelettes lipidiques de la Daphnia. De plus, Von Moos et ses collègues (2012) ont constaté que les microbilles peuvent être internalisées à partir des tissus jusque dans les cellules en mesurant la présence de microbilles dans les intestins, la lumière de la glande digestive, et les cellules épithéliales digestives des moules bleues.
• Transfert du réseau alimentaire : Setälä et ses collègues (2014) ont démontré qu’il est possible de transférer des microbilles à l’ensemble des réseaux alimentaires en donnant du zooplancton contenant des microbilles à des mysis et en confirmant la présence de billes après une incubation de trois heures. 
• Répercussions à long terme : Il y a un manque de données sur les effets à long terme des microbilles. Une étude multigénérationnelle portant sur les copépodes réalisée par Lee et coll. (2013) a révélé que les microbilles de polystyrène de 0,5 μm ont causé le décès de nauplies et de copépodites de première génération à une concentration de 12,5 μg/ml et de deuxième génération, à une concentration de 1,25 μg/ml. Dans la même étude, le retard du développement a été mesuré à 25 μg/mL pour des microbilles de 0,5μm.
• Effets directs : Dans une étude de 24 heures menée sur le développement embryonnaire (probablement provenant des produits chimiques résiduels des microbilles au cours de la production), Nobre (2015) a fait état d’effets directs des oursins exposés à des microbilles telles que produites et provenant d’une plage (20 % par volume de microbilles). Dans une étude réalisée sur neuf jours par Cole et ses collègues (2015) sur les copépodes, [l’empêchement des comportements alimentaires] a entraîné une diminution des extrants reproducteurs. Des résultats similaires ont été constatés récemment chez le Hyalella azteca avec une diminution de la croissance de l’organisme et de la reproduction à cause de [l’empêchement de l’alimentation]. Ces auteurs ont calculé une LC50 pour dix jours de 4,64 × 10⁴ microbilles/ml pour les microbilles sphériques de polyéthylène et de 71,43 microbilles/ml pour les microbilles de fibres (Au et coll. 2015). Une autre étude réalisée par Carlos de Sa (2015) portant sur les répercussions sur les comportements alimentaires a révélé une absorption propre à la couleur selon laquelle les microbilles rouges et noires nuisaient de façon importante au comportement alimentaire par rapport aux microbilles blanches.
• Effets cellulaires et sous-cellulaires : Rochman et ses collègues (2013) ont constaté que les microbilles conjuguées ou non à l’absorption de polluants ont causé un stress hépatique déterminé par un épuisement du glycogène, une vacuolation adipeuse et la nécrose unicellulaire chez le medaka japonais. Dans une étude de suivi réalisée par les mêmes auteurs (2014) portant sur les mêmes organismes, après une exposition de deux mois à des microbilles ordinaires et modifiées par des polluants, on a constaté une expression génique modifiée chez les poissons (à cause des microbilles modifiées par les polluants) et chez les poissons femelles (à cause des microbilles modifiées et non modifiées). Ils ont constaté une régulation négative importante de l’expression génique [de la choriogénine] chez les mâles et une régulation négative importante des récepteurs alpha [de la vitellogénine, de la choriogénine] et de l’estrogène chez les femelles. Ces conclusions laissent supposer la capacité d’introduction d’un effet perturbateur endocrinien provenant des microbilles modifiées et non modifiées. Toutefois, cette étude n’établit pas clairement si les effets provenant des microbilles non modifiées sont causés par les seules particules, ou alors par les particules accompagnées, ou non, des produits chimiques résiduels provenant de la fabrication. Dans une étude réalisée par Avio et ses collègues (2015), les microbilles non modifiées (vierges) et modifiées par le pyrène ont provoqué des dommages à l’ADN des moules, ce qui suppose une génotoxicité éventuelle.
• Transport de polluants : De nombreuses études ont démontré que les microbilles peuvent absorber des polluants provenant de l’environnement et les désorber dans l’organisme. Par exemple, Rochman et ses collègues (2013) ont exposé un medaka japonais à des microbilles modifiées par les hydrocarbures aromatiques polycyciques (HAP), les diphényles polychlorés (BPC), et des produits ignifuges (PBDE) et, dans tous les cas, ils ont constaté une augmentation de la présence des polluants chez les poissons par rapport aux concentrations retrouvées dans le milieu d’essai. Dans une autre étude réalisée par Brown et coll. (2013) chez les arénicoles, on a constaté que, même si les microbilles absorbent et désorbent les polluants (y compris les nonylphénol, les phénanthrènes, le triclosane et le PBDE-47), les particules de silice (sable) libéraient des concentrations plus élevées dans les tissus intestinaux, ce qui semble indiquer que d’autres renseignements sont nécessaires pour comprendre l’importance du transport par les microbilles de polluants par rapport à la disponibilité naturelle des matières particulaires dans les organismes. Des travaux réalisés récemment ont démontré que les microbilles extraites des produits cosmétiques présentent un potentiel semblable d’absorber, et ainsi, de transporter des produits chimiques par rapport à ce qui avait été démontré précédemment, pour les microbilles et les microplastiques secondaires (Napper & Thompson, 2015, sous presse).

5.2 Microplastiques secondaires

Puisque les microbilles et les microplastiques secondaires ont tous les deux des propriétés physiques et chimiques et des sorts similaires (c.-à-d. une longue durée de résidence), les renseignements portant sur leur présence dans différents organismes ont été résumés ci-dessous et peuvent être utilisés comme substitut pour les microbilles.

• On a retrouvé des microplastiques secondaires de diverses formes et tailles (fibres, sphères, irrégulières, etc.) chez divers oiseaux, y compris l’Albatross de Laysan, le Puffin gouquer (Fry et coll., 1987), l’Albatros à sourcils noirs, l’Albatros à nez jaune, le Puffin à menton blanc, le Pétrel à lunettes, le Puffin majeur, le Puffin des Anglais, le Puffin cendré, le Fulmar argenté (Colabuono et coll., 2009), le Fulmar argenté, le Damier du Cap, le Pétrel des neiges, le Pétrel antarctique et l’Océanite de Wilson (van Franeker et Bell, 1988).
• Au sujet des mammifères, quelques études ont évalué l’ingestion de microplastiques secondaires chez les phoques, les baleines et les requins. Eriksson et Burton (2013) ont constaté la présence de microplastiques secondaires de diverses tailles, couleurs et formes chez les otaries de Kerguelen. Les microplastiques secondaires prélevés étaient composés de polyéthylène, de polypropylène, de polyéthylene téréphthalate, de polystyrène, de caséïne et de fibre de polyester. Cette même étude laisse également supposer une accumulation dans le réseau alimentaire à la suite de la consommation par les otaries de poissons pélagiques contaminés par des microplastiques secondaires (Eriksson et Burton, 2013). De plus, des microplastiques secondaires ont déjà été mesurés dans les nageoires des Cétacés à fanons (Fossi et coll., 2014), les Pélerins et les Rorquals à bosse (Besseling et coll., 2015).
• Une grande collection d’études portant sur l’ingestion de microplastiques secondaires chez les espèces aquatiques y compris les poissons (Dantas et coll., 2012; Foekema et coll., 2013; Lusher et coll., 2013; Possatto et coll., 2011), le homard (Murray et Cowie, 2011), les moules d’eau douce et marine (Leslie et coll. 2013; Van Cauwenberghe et Janssen, 2014), le bigorneau, les huîtres, le crabe et les amphipodes (Leslie et coll., 2013).

6. Incertitudes

Les renseignements scientifiques sur les microbilles sont encore en émergence. Voici certaines des limites constatées avec l’état actuel de la science :

• La différentiation et la quantification des microbilles présentes dans l’environnement par rapport aux microplastiques secondaires sont manquantes. La spectroscopie infrarouge est souvent utilisée pour mesurer les concentrations dans l’environnement, mais elle n’offre pas la résolution permettant de faire la distinction entre les microbilles et les microplastiques secondaires retrouvés dans les échantillons prélevés dans l’environnement et, pour cette raison, il n’est pas possible de prédire uniquement les concentrations de microbilles distinctes présentes dans l’environnement.
• En raison des différentes techniques de collecte d’échantillons de microplastiques présents dans l’environnement (p. ex., limite de 333 µm au moment d’utiliser des filets de Neuston (Andrady, 2011)), il est possible que les concentrations et les quantités de microbilles présentes dans l’environnement soient sous-déclarées. En plus des limites des méthodes d’échantillonnage sélectives quant à la taille, l’échantillonnage exige une étape visuelle afin d’établir la distinction entre les particules synthétiques et le milieu naturel (sédiment, plancton). Pendant cette étape, des particules de couleur brillante et de tailles différentes (fibreuses plutôt que rondes) sont plus susceptibles d’être recueillies. Par conséquent, les microbilles, en particulier celles qui sont blanches ou translucides, sont susceptibles d’être sous-représentées dans les échantillons de l’environnement. De plus, l’extraction est habituellement faite uniquement dans les couches supérieures des colonnes d’eau ou de sédiments. Toutefois, les microbilles peuvent être de densité différente, ce qui fait qu’elles peuvent se trouver dispersées dans l’ensemble de la colonne d’eau et ne pas être recueillies au moment du prélèvement d’échantillons dans l’environnement.
• À partir des renseignements recueillis aux fins du présent résumé, il était évident que la compréhension du comportement sur le sol et dans l’air présentait des lacunes. Même si, à l’heure actuelle, la compréhension des comportements des microbilles dans l’eau (par les principes des particules colloïdales) est limitée, il n’existe aucun renseignement sur le comportement dans l’air et sur le sol. On ignore si les microbilles seront présentes dans l’air ambiant ou si elles peuvent être transportées sur une grande distance. De même, on ne sait pas comment les microbilles se comporteront après avoir vieilli et être entrées en contact avec des matières organiques naturelles et l’eau de l’espace interstitiel du sol.
• Il reste difficile d’établir un lien entre les effets dans l’organisme et les microbilles, puisque certaines microbilles comprennent des produits chimiques résiduels provenant de leur fabrication, et ces derniers peuvent produire des effets distincts en fonction de la microbille. Une étude étape par étape est nécessaire afin de permettre de délimiter ces effets dans des conditions pertinentes pour l’environnement. Toutefois, même en l’absence de ces données, on peut supposer que tous les effets observés sont pertinents, que la microbille elle-même ou les produits chimiques résiduels qui y sont associés sont l’élément moteur de tels effets, alors qu’ils sont libérés ensemble dans l’environnement.
• Tandis qu’aucun effet dépendant de la taille n’a été constaté dans l’examen de la littérature, on ne sait pas très clairement si les microbilles qui se rapprochent de l’échelle de la plus petite taille, c.-à-d. de l’échelle nanométrique, manifestent des réactions ou des effets différents ou accrus.

7. Recommandations

On s’attend à ce que la concentration de microplastiques dans l’environnement augmente de façon importante en raison de l’augmentation linéaire prévue de débris de macroplastique mal gérés découlant de l’utilisation accrue du plastique au cours de la prochaine décennie (Jambeck et coll., 2015) et de la fragmentation des débris de macroplastique existants (Law & Thompson, 2014). Selon une étude réalisée récemment par Eriksen et ses collègues (2014), environ 5,25 mille milliards de particules de plastique pesant 268 940 tonnes métriques flottent actuellement sur la mer. De ce nombre, on prévoit que les microplastiques représentent 92,4 % du compte mondial de particules.

  Les microbilles contribuent aux déchets de plastique présents dans l’environnement. L’utilisation continue des microbilles augmentera la présence de ces dernières dans l’environnement. Dans les études en laboratoire, les microbilles ont démontré des effets nuisibles à court et à long terme chez les organismes aquatiques. Les microbilles peuvent rester dans l’environnement pendant une longue période et la libération continue de ces substances dans l’environnement peut entraîner des effets à long terme sur la diversité biologique et les écosystèmes. En fonction des renseignements accessibles, il est recommandé que les microbilles soient considérées comme étant toxiques en vertu du paragraphe 64(a) de la Loi. Cela permettrait la prise des mesures préventives nécessaires afin de réduire le déversement de microbilles dans l’environnement. À titre de prochaine étape préventive, le gouvernement du Canada propose d'inscrire les microbilles à la Liste des substances toxiques conformément à la Loi canadienne sur la protection de l'environnement (1999).

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Date de modification :

2015-07-30