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Où vont les nanoparticules de TiO2 ?


​Quelles seraient les conséquences sur les sols et les végétaux d'une exposition aux nanoparticules de TiO2 ? Des chercheurs de l'Iramis ont analysé la rétention de ces polluants par divers sols et leur distribution dans des plantules de blé. Ils ont notamment pu doser avec précision le titane présent à l'état de traces dans les racines de blé, à l'aide de la microsonde nucléaire de l'Iramis.
Publié le 18 avril 2018
​Les nanoparticules de TiO2 figurent parmi les trois nanomatériaux les plus utilisés, en raison notamment de leurs applications dans le bâtiment et les cosmétiques. Durant leur utilisation et après celle-ci, elles sont susceptibles d'être dispersées dans l'environnement. Un moyen d'évaluer leur impact consiste à étudier leur présence dans des végétaux qui puisent leurs ressources dans le sol, l'eau et l'air et qui sont situés à la base de la chaîne alimentaire.

Les sols étudiés ont une composition « naturelle » ou présentent une faible contamination « ajoutée » en nanoparticules de TiO2 (~ 100 ppm : parties par million). Premier constat : la teneur en titane dans les sols naturels varie beaucoup (d'un facteur 40). Quant aux sols « contaminés », il faut distinguer le sable et le sable limoneux qui ne retiennent pas l'oxyde de titane, des « loams » sableux ou argileux (terreaux composés de sable, limon et argile) qui le stockent.

Des graines de blé ont été mises en culture dans ces différents sols. Les plantules ont ensuite été analysées par spectro-microscopie à rayons X, au synchrotron Soleil, afin de localiser le TiO2 à l'intérieur des racines et d'observer son cheminement lors de l'imprégnation racinaire. Résultat : le titane est en grande partie adsorbé sur l'épiderme, et en moindre quantité, absorbé dans le parenchyme (cellules transportant l'eau) et le cylindre central des racines.

Au-delà de l'observation qualitative, la microsonde nucléaire de l'Iramis permet une mesure absolue de la teneur en éléments légers, en combinant les techniques µ-PIXE (Particle Induced X-ray Emission) et µ-RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry). Un transfert significatif de nanoparticules vers les feuilles (rapport Tifeuille/Tisol = 60 %) est mesuré pour le sable, qui est très peu utilisé en agriculture, sans qu'aucune phytotoxicité n'ait été relevée. A l'opposé, les terreaux accumulent les nanoparticules, sans transfert significatif vers les plantes. Intermédiaire, le sable limoneux, avec une concentration en titane dans les feuilles 5 à 10 fois inférieure à celle induite par le sable, pourrait potentiellement présenter un risque pour la sécurité alimentaire, mais ces sols pauvres ne sont pas bien adaptés à l'agriculture.

Il reste désormais à étudier les effets possibles de l'accumulation des nanoparticules de TiO2 sur les micro-organismes présents dans les bons terreaux.

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