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Understanding the Fragmentation Pattern of Marine Plastic Debris

Authors :
Dominique Goudounèche
Xavier Gendre
Christophe Tenailleau
Benjamin Duployer
Lucie Ladirat
Emile Perez
Corinne Routaboul
Claire Pusineri
Alexandra Ter Halle
Commissariat à l'Energie Atomique et aux énergies alternatives - CEA (FRANCE)
Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE)
Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE)
Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE)
Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE)
Université Toulouse - Jean Jaurès - UT2J (FRANCE)
Université Toulouse 1 Capitole - UT1 (FRANCE)
Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse - CHU Toulouse (FRANCE)
Ocean Science & Logistic – OSL (FRANCE)
Institut de Chimie de Toulouse - ICT (Toulouse, France)
Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (IMRCP)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de Microscopie Électronique Appliquée à la Biologie (CMEAB)
Toulouse Réseau Imagerie-Genotoul ( TRI-Genotoul)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Hôpital de Rangueil
CHU Toulouse [Toulouse]-CHU Toulouse [Toulouse]
Office National de la Chasse et de Faune Sauvage
Cellule Technique Océan Indien
Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Institut Ecologie et Environnement (INEE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Fluides, Energie, Réacteurs, Matériaux et Transferts (FERMAT)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
SMODD - Systèmes Moléculaires Organisés et Développement Durable (SMODD)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Université de Toulouse (UT)
Source :
Environmental Science and Technology, Environmental Science and Technology, American Chemical Society, 2016, 50 (11), pp.5668-5675. ⟨10.1021/acs.est.6b00594⟩, Environmental Science and Technology, 2016, 50 (11), pp.5668-5675. ⟨10.1021/acs.est.6b00594⟩
Publication Year :
2016
Publisher :
American Chemical Society - ACS Publications, 2016.

Abstract

International audience; The global estimation of microplastic afloat in the ocean is only approximately 1% of annual global plastic inputs. This reflects fundamental knowledge gaps in the transformation, fragmentation, and fates of microplastics in the ocean. In order to better understand microplastic fragmentation we proceeded to a thorough physicochemical characterization of samples collected from the North Artlantic subtropical gyre during the sea campaign Expedition seventh Continent in May 2014. The results were confronted with a mathematical approach. The introduction of mass distribution in opposition to the size distribution commonly proposed in this area clarify the fragmentation pattern. The mathematical analysis of the mass distribution points out a lack of debris with mass lighter than 1 mg. Characterization by means of microscopy, microtomography, and infrared microscopy gives a better understanding of the behavior of microplastic at sea. Flat pieces of debris (2 to 5 mm in length) typically have one face that is more photodegraded (due to exposure to the sun) and the other with more biofilm, suggesting that they float in a preferred orientation. Smaller debris, with a cubic shape (below 2 mm), seems to roll at sea. All faces are evenly photodegraded and they are less colonized. The breakpoint in the mathematical model and the experimental observation around 2 mm leads to the conclusion that there is a discontinuity in the rate of fragmentation: we hypothesized that the smaller microplastics, the cubic ones mostly, are fragmented much faster than the parallelepipeds.

Details

Language :
English
ISSN :
0013936X and 15205851
Database :
OpenAIRE
Journal :
Environmental Science & Technology
Accession number :
edsair.doi.dedup.....9736cebe80de24a7cc6bdbe999a5cbcc