Etude des sources, concentrations et dépôts atmosphériques en microplastiques // Study of atmospheric source, concentration and deposition of microplastics

Les microplastiques présents dans tous les compartiments de l'environnement sont l'objet d'études depuis presque deux décennies. Toutefois, l'étude de leur présence dans l'atmosphère est beaucoup plus récente et suscite toujours de nombreuses questions aussi bien sur leurs sources d'émission dans l'atmosphère que sur leurs voies de dépôts vers les surfaces terrestres et les milieux aquatiques. Une meilleure compréhension de ces termes est aujourd'hui un prérequis pour estimer les niveaux de contamination en microplastiques et leurs impacts environnementaux.

Le sujet de thèse proposé vise à étudier le cycle atmosphérique des microplastiques atmosphériques. Les objectifs sont de mieux comprendre l'origine et la provenance des microplastiques dans l'atmosphère, ainsi que leurs dépôts et transferts vers les surfaces et les milieux récepteurs. Un premier volet de la thèse portera sur la collecte des microplastiques dans l'atmosphère et dans les dépôts atmosphériques à l'aide de collecteurs dédiés sur des sites de suivi de la qualité de l'air instrumentés par le LISA (UPCité, UPEC, CNRS) et le LEESU (UPEC, ENPC) en milieux semi-urbain ou plus reculés. Des prélèvements seront faits avec différents suivis afin de documenter la variabilité temporelle des retombées atmosphériques en microplastiques (intra-événementielle, saisonnière …). Un second volet portera sur les méthodes de quantification et de caractérisation physico-chimique des microplastiques atmosphériques prélevés qui seront menées en laboratoire en s'appuyant sur les derniers développements analytiques et la Plateforme Régionale d'Analyse Multi-Milieux des MIcro-ContaminantS (PRAMMICS) de l'OSU EFLUVE. Ces étapes de prélèvement, de quantification et de caractérisation de la composition des microplastiques restent de réels challenges méthodologiques et analytiques autour de la non contamination et de la détection. La connaissance des propriétés des microplastiques collectés combinée à des études de trajectoires de masses d'air permettra d'initier un travail exploratoire d'identification de sources d'émissions de microplastiques dans l'atmosphère et de compréhension des dynamiques de transport.

Le doctorant/la doctorante viendra renforcer un nouveau pan de recherche collaborative inter-laboratoires sur les microplastiques atmosphériques (LISA, LEESU, UGE …) initié dans le cadre du projet PLASTIVAL (financé par l'Office Français pour la Biodiversité – OFB, et l'Agence de la transition écologique – ADEME, PI R. Dris). Le LISA (UPCité, UPEC, CNRS) est reconnu internationalement pour l'étude, la quantification et la caractérisation physico-chimiques des composés atmosphériques, de leurs émissions à leurs dépôts aussi bien en milieu urbain que dans des zones plus reculées (rurales désertiques, océaniques …), afin de répondre aux questions actuelles sur la qualité de l'air mais aussi pour comprendre leur rôle dans les grands cycles biogéochimiques. Le LEESU (UPEC, ENPC) est depuis une dizaine d'années un laboratoire de référence au plan national et européen sur l'étude et la caractérisation des plastiques dans les milieux continentaux, et en particulier en milieu urbain. Le LEESU a notamment développé une expertise dans l'analyse des microplastiques dans diverses matrices urbaines liquides ou solides. Les méthodes développées ont aussi été appliquées au compartiment atmosphérique avec l'identification de la présence de microplastiques dans les retombées atmosphériques.
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Microplastics present in all environmental compartments have been studied for almost two decades. However, the study of their presence in the atmosphere is much more recent and still raises many questions about both their sources of emission into the atmosphere and their deposition to land surfaces and aquatic environments. A better understanding of these terms is nowadays a prerequisite to estimate the levels of microplastic contamination and their environmental impacts.

The proposed thesis aims to better understand the atmospheric cycle of atmospheric microplastics. The objectives are to better understand the origin of microplastics in the atmosphere, as well as their deposition and transfer to surfaces and receiving environments. A first part of the thesis will focus on the collection of microplastics in the atmosphere and in atmospheric deposits using dedicated samplers and collectors on air quality monitoring sites instrumented by LISA (UPCité, UPEC, CNRS) and LEESU (UPEC, ENPC) in semi-urban or remote areas. Samples will be collected in order to document the temporal variability (intra-event, seasonal ...) of atmospheric deposition of microplastics. A second part of the thesis will focus on the quantification and physico-chemical characterization of the atmospheric microplastics sampled, which will be done in the laboratory using the latest analytical developments and the Regional Platform for Multi-Environments Analysis of Micro-Contaminants (PRAMMICS) of the EFLUVE Observatory. These two steps of sampling, quantification and characterization remain methodological and analytical challenges regarding non-contamination and microplastic detection. The knowledge of the properties of the collected microplastics combined with studies of air mass trajectories will allow to initiate an exploratory work of identification of sources of microplastics emissions in the atmosphere and understanding of transport dynamics.

The PhD student will reinforce a new collaborative inter-laboratory research on atmospheric microplastics (LISA, LEESU, UGE ...) initiated in the framework of the PLASTIVAL project (funded by the French Office for Biodiversity - OFB, and the Agency for Ecological Transition – ADEME, PI R. Dris). LISA (UPCité, UPEC, CNRS) is internationally recognized for the study, quantification and physico-chemical characterization of atmospheric compounds, from their emissions to their deposition in urban areas as well as in more remote areas (rural deserts, oceans ...), in order to answer current issues on air quality but also to understand their role in biogeochemical cycles. LEESU (UPEC, ENPC) has been for ten years a reference laboratory at the national and european levels on the study and characterization of plastics in continental environments, and in particular in urban environments. LEESU has developed an expertise in the analysis of microplastics in various liquid or solid urban matrices. The methods developed have also been applied to the atmospheric compartment with the identification of the presence of microplastics in atmospheric deposition.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Contrats ED : Programme blanc U-Paris

Université Paris Cité

129 Sciences de l'Environnement d'Ile-de-France

Très bon niveau académique en chimie ou physico-chimie Spécialisation en sciences de l'environnement et/ou sciences de l'atmosphère et du climat recommandée Motivation pour les mesures de terrain et les analyses de laboratoire Bon niveau d'anglais
Very good academic level in chemistry or physical chemistry Specialization in environmental sciences and/or atmospheric and climate sciences recommended Motivation for field measurements and laboratory analyses Good level of English