Nanoparticules atmosphériques : une avancée méthodologique pour l’analyse de bioindicateurs urbains
Une équipe de l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP – Université Paris Cité), en collaboration avec le Muséum national d’Histoire naturelle et le CEREGE, publie dans Journal of Hazardous Materials une étude proposant un cadre méthodologique innovant pour la caractérisation des nanoparticules atmosphériques accumulées dans l’écorce d’arbre, utilisée comme bioindicateur passif de la pollution urbaine.
La reconstruction 3D de l'écorce obtenue par micro-CT (1vx=1 μm) a révélé une distribution dispersée de particules inorganiques dans le volume de l'écorce (de la surface au cœur) - et la nécessité consécutive d'une dégradation sélective complète de l'écor
Date de publication : 16/03/2026
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L’écorce d’arbre, archive de l’exposition aux nanoparticules
Les nanoparticules métalliques et d’oxydes métalliques émises en milieu urbain constituent des contaminants émergents dont la détection et la quantification demeurent analytiquement complexes. L’écorce des arbres agit comme un filtre passif, enregistrant l’exposition chronique aux particules ultrafines.
À partir d’analyses multi-échelles (microscopie électronique à balayage, microtomographie X, cartographie élémentaire), les chercheurs montrent que les nanoparticules inorganiques – principalement des oxydes de fer et de cuivre – présentent une distribution hétérogène : elles s’accumulent préférentiellement à la surface externe de l’écorce, tout en pénétrant partiellement dans les structures poreuses internes. La morphologie de l’écorce joue ainsi un rôle déterminant dans la rétention sélective des particules atmosphériques.
Dégrader la matrice organique sans altérer les nanoparticules
L’un des verrous majeurs réside dans la capacité à éliminer efficacement la matrice organique lignocellulosique tout en préservant l’intégrité des nanoparticules incorporées.
L’étude compare deux protocoles de dégradation :
- un traitement par plasma froid d’oxygène (O₂),
- une digestion chimique au tétraméthylammonium hydroxide (TMAH).
Le plasma O₂ permet d’éliminer jusqu’à 89 % de la masse sèche de l’écorce, avec une dégradation quasi complète de la lignine et de la cellulose confirmée par analyses spectroscopiques. Toutefois, l’impact sur la stabilité des nanoparticules s’avère dépendant de leur nature chimique : si les oxydes de titane (TiO₂) et d’aluminium (Al₂O₃) sont préservés, les oxydes de fer, de cuivre et de manganèse peuvent subir des transformations ou des dissolutions partielles. La digestion au TMAH induit quant à elle des phénomènes de dissolution ou d’agrégation liés aux interactions chimiques en milieu basique.
Vers des protocoles analytiques adaptés aux matrices complexes
Ces résultats soulignent l’importance du choix des protocoles de préparation d’échantillons dans l’interprétation des données environnementales. L’étude constitue, à la connaissance des auteurs, la première évaluation systématique de ces deux approches appliquées à l’écorce d’arbre pour l’extraction sélective de nanoparticules inorganiques.
En proposant une évaluation comparative détaillée des effets de dégradation sur la stabilité et la récupération des nanoparticules à des concentrations environnementalement pertinentes, ce travail établit un cadre méthodologique robuste pour l’étude du devenir, de la persistance et des risques potentiels associés aux nanoparticules métalliques dans des matrices biologiques complexes.
Ces avancées contribuent à améliorer les stratégies de surveillance environnementale des contaminants particulaires émergents et à renforcer la fiabilité des évaluations de risque en milieu urbain.
