Dépassement de la limite planétaire pour les entités nouvelles

Publication Date:January 18, 2022https://doi.org/10.1021/acs.est.1c04158© 2022 The Authors. Published by American Chemical Society

Vous avez sans doute vu passer cette information du dépassement de cette limite planétaire. Voici la traduction de l’article original, publié par les chercheurs qui concluent à ce dépassement. Beaucoup se sont posé la question : mais comment a pu être calculé la valeur de cette limite ? Car autant il est relativement aisé (manière de parler !) de fixer une limite de réchauffement à ne pas dépasser, pour ne prendre que cet exemple, il est encore bien plus complexe de déterminer une « limite » des diverses pollutions (avec, de sucroît, la difficulté à appréhender les effets « cocktail »). En fait il s’agit d’un dépassement par rapport à nos capacités d’évaluation et de contrôle. Pour le reformuler autrement, nous avons, et largement, « perdu le contrôle » !

Auteurs : Bethanie M. Carney AlmrothChristopher D. CollinsSarah CornellCynthia A. de Wit*Miriam L. DiamondPeter FantkeMartin HassellövMatthew MacLeodMorten W. RybergPeter Søgaard JørgensenPatricia Villarrubia-GómezZhanyun WangMichael Zwicky Hauschild

Résumé

Nous soutenons que l’espace de fonctionnement sûr de la frontière planétaire des entités nouvelles est dépassé puisque la production et les rejets annuels augmentent à un rythme qui dépasse la capacité mondiale d’évaluation et de surveillance. La limite des entités nouvelles dans le cadre des frontières planétaires fait référence aux entités qui sont nouvelles au sens géologique et qui pourraient avoir des impacts à grande échelle menaçant l’intégrité des processus du système terrestre. Nous passons en revue la littérature scientifique pertinente pour la quantification de la frontière des entités nouvelles et soulignons que la pollution plastique est un aspect particulier très préoccupant. Nous présentons une voie d’impact allant de la production de nouvelles entités aux impacts sur les processus du système terrestre. Nous définissons et appliquons trois critères d’évaluation de l’adéquation des variables de contrôle pour la frontière : la faisabilité, la pertinence et l’exhaustivité. Nous proposons plusieurs variables de contrôle complémentaires pour saisir la complexité de cette frontière, tout en reconnaissant les limitations majeures des données. Nous concluons que l’humanité opère actuellement en dehors de la limite planétaire sur la base du poids de la preuve pour plusieurs de ces variables de contrôle. Le rythme croissant de production et de rejet de volumes plus importants et d’un nombre plus élevé d’entités nouvelles présentant des risques potentiels divers dépasse la capacité des sociétés à effectuer des évaluations et des contrôles liés à la sécurité. Nous recommandons de prendre des mesures urgentes pour réduire les dommages associés au dépassement de la limite en réduisant la production et les rejets de nouvelles entités, tout en notant que, même ainsi, la persistance de nombreuses nouvelles entités et/ou leurs effets associés continueront à constituer une menace.

Introduction

La pollution chimique a le potentiel de causer de graves problèmes d’écosystème et de santé humaine à différentes échelles, (1) mais aussi d’altérer les processus vitaux du système terrestre dont dépend la vie humaine. La « pollution chimique » a été incluse comme l’une des neuf frontières planétaires, (2) en réponse à cette compréhension. Steffen et al. (3) ont renommé la limite de la « pollution chimique » en « entités nouvelles » (EN), définies comme « de nouvelles substances, de nouvelles formes de substances existantes et des formes de vie modifiées », y compris « des produits chimiques et d’autres nouveaux types de matériaux ou d’organismes artificiels qui n’étaient pas connus auparavant dans le système terrestre, ainsi que des éléments naturels (par exemple, des métaux lourds) mobilisés par des activités anthropiques ». Steffen et al. (3) ont fait valoir que l’introduction anthropique de nouvelles entités dans l’environnement est préoccupante au niveau mondial lorsque ces entités présentent une persistance, une mobilité à travers les échelles avec pour conséquence une distribution et une accumulation étendues dans les organismes et l’environnement, et des impacts négatifs potentiels sur les processus ou sous-systèmes vitaux du système terrestre.

Jusqu’à présent, aucune limite quantitative n’a été définie pour la limite des nouvelles entités, bien que certains produits chimiques spécifiques soient quantifiés dans le cadre d’autres limites planétaires, comme les gaz à effet de serre et les CFC. Les conditions dans lesquelles les produits chimiques peuvent constituer une menace planétaire ont été précisées (4,5) et les moyens par lesquels les effets systémiques en cascade en viennent à représenter un problème à l’échelle planétaire ont été étudiés, par exemple pour les plastiques (6) (mélanges de produits chimiques non polymères et polymères). Les coûts élevés pour la société associés à l’utilisation actuelle et aux rejets dans l’environnement d’entités nouvelles (1,7-11) constituent un argument supplémentaire fort en faveur de la mise en œuvre d’une action rapide concernant cette frontière planétaire complexe. L’étude et l’évaluation de cette frontière peuvent attirer l’attention sur les risques globaux pour les humains et les biotes, et inciter à prendre des mesures pour les atténuer. Dans le cadre des frontières planétaires, une frontière quantifiée peut également offrir un fondement scientifique (par exemple, des objectifs et des indicateurs pour développer l’action et l’évaluation de l’efficacité) dans les processus politiques, tels que l’Approche stratégique des Nations Unies pour la gestion internationale des produits chimiques et son successeur. (12)

Cet article passe en revue l’évolution de la discussion scientifique liée à la limite planétaire pour les nouvelles entités (NE-PB) depuis 2009 et discute des options pour sa quantification. Nous nous concentrons sur la pollution chimique, en soulignant que la pollution plastique est un sous-ensemble particulier de problèmes très préoccupants, et nous fournissons une évaluation de l’état actuel de cette frontière planétaire. Les produits chimiques au sens large, y compris les plastiques, ont été identifiés comme répondant aux caractéristiques d’une nouvelle entité. (13,14) Bien qu’ils soient similaires à bien des égards, les différences entre les plastiques et les autres produits chimiques nous donnent l’occasion d’explorer un large éventail d’impacts dans la définition de nouvelles variables de contrôle pour cette limite planétaire. Nous concluons que les tendances croissantes de production et d’émissions de diverses entités nouvelles, qui dépassent nos efforts d’évaluation et de surveillance de la sécurité, constituent une transgression de la limite planétaire et que des actions immédiates sont nécessaires pour nous ramener dans l’espace d’exploitation sûr.

Pour l’analyse, nous suivons la définition des NE proposée par Steffen et al. (3)Novel signifie nouveau au sens géologique, c’est-à-dire créé, introduit ou remis en circulation par l’homme. Les entités sont des produits chimiques fabriqués intentionnellement ou non, des matériaux manufacturés et leurs produits de transformation, qui ont le potentiel de causer des effets sur les processus vitaux du système terrestre (15), ainsi que des éléments et des matériaux naturels mobilisés de manière nouvelle, sous de nouvelles formes ou à des taux sensiblement plus élevés par les activités anthropiques. Par processus du système terrestre, nous entendons les processus biophysiques qui déterminent ensemble la capacité d’autorégulation de la planète (2), c’est-à-dire les processus physiques, chimiques et biologiques en interaction sur la terre, dans les océans et dans l’atmosphère. Cette perspective macro-économique permet d’aligner le NE-PB sur les autres frontières planétaires sur le plan conceptuel, et fournit un complément nécessaire aux préoccupations sociétales inframondiales existantes qui font de la santé écologique et humaine le point final direct de la pollution chimique.

La frontière planétaire pour les entités nouvelles

Plusieurs études ont abordé le sujet d’une limite planétaire pour la pollution chimique et les nouvelles entités. L’un des axes de discussion a porté sur les types de substances chimiques à prendre en compte, en fonction de leur comportement systémique. Sala et Saouter (16) ont proposé de donner la priorité aux produits chimiques synthétiques qui se dégradent lentement et s’accumulent dans l’environnement. Diamond et al. (4) ont fait valoir que la pollution chimique, dans son ensemble, constitue une menace pour l’intégrité de l’écosystème mondial et ont mis en garde contre le fait de retarder les mesures visant à réduire la pression de la pollution tout en essayant d’accroître la certitude scientifique. Dans un premier temps, ils ont recommandé d’examiner des produits chimiques bien connus tels que les polluants organiques persistants (POP) et les produits chimiques persistants, bioaccumulables et toxiques (PBT). Bernhardt et al. ont montré que le taux élevé de changement dans la production et la variété des produits chimiques synthétiques au cours des quatre dernières décennies dépasse de nombreux autres facteurs de changement. (17) Perlinger et al. (18) ont proposé que « la mesure et la modélisation du devenir et du transport des composés nocifs qui se disséminent à l’échelle mondiale par des cycles répétés d’échanges atmosphère-surface soient incorporées aux efforts visant à identifier les limites de sécurité et à intégrer ces limites dans les systèmes de gouvernance ».

Parmi les nouvelles entités, la pollution plastique a été élevée au rang de problème potentiel NE-PB très préoccupant. (6,14,19) Après plusieurs décennies de production de masse, les plastiques sont désormais omniprésents sur la planète. (20,21) L’ensemble du cycle de production des plastiques a un impact sur le climat, (22-24) et les plastiques peuvent également affecter la biodiversité par des impacts physiques, par exemple par enchevêtrement ou ingestion, (25) s’ajoutant à d’autres pressions importantes sur la biodiversité. (26)

La compréhension de ce qui est nocif ou dangereux d’un point de vue planétaire s’est donc élargie pour inclure les effets au-delà de la toxicité, ce qui constitue l’objectif principal actuel de la gestion des produits chimiques.

Un autre axe de discussion porte sur les effets en aval. Par exemple, l’évaluation de l’empreinte chimique vise à évaluer la capacité de charge des écosystèmes récepteurs pour définir le NE-PB en termes d’apports chimiques totaux pouvant être absorbés sans effets négatifs inacceptables. (16,27-29) Même sans quantification de la limite, le concept de menace de la limite planétaire a été utilisé pour définir des profils chimiques pour le dépistage des produits chimiques pour les profils d’exposition environnementale indésirables. (30)

Un aspect particulièrement difficile de la quantification des NE-PB est le potentiel des nouvelles entités connues et inconnues à causer des effets jusqu’ici inconnus. (5,13) La surveillance de l’environnement est axée sur les nouvelles entités connues, ce qui limite l’analyse des  » inconnus « . (31)

Une voie d’impact et des critères pour une variable de contrôle

Le raisonnement scientifique qui sous-tend le concept de frontière planétaire est que la stabilité du climat de la Terre et la résilience des écosystèmes, observées tout au long des ∼10 000 ans de l’Holocène, sont le résultat d’interactions biophysiques dynamiques qui peuvent maintenant être radicalement modifiées par les activités humaines. Plus les activités humaines éloignent la Terre des conditions de l’Holocène, plus les risques de changements à grande échelle et irréversibles sont élevés, car les seuils des processus du système terrestre sont des caractéristiques intrinsèques de ce dernier. (32,33) Le cadre des frontières planétaires identifie des « variables de contrôle », telles que la concentration de CO2, le taux de fixation de l’azote et la saturation en aragonite de l’eau de mer, qui suivent à la fois le comportement du système terrestre (c’est-à-dire la température de la Terre, la limitation des nutriments et les puits de carbone océaniques, respectivement) et la perturbation susceptible de provoquer le franchissement de seuils, qui sont liés à une ou plusieurs variables de contrôle. Une variable de contrôle est définie comme un paramètre mesurable qui est lié de manière causale à une frontière spécifique. Les positions des limites planétaires sont fixées à l’extrémité inférieure de la zone d’incertitude scientifique des conditions « sûres » de l’Holocène. (2)

Pour les nouvelles entités introduites exclusivement par l’homme (par exemple, les produits chimiques organiques xénobiotiques, les plastiques), il n’existe pas, par définition, de « variabilité naturelle » par rapport à laquelle une variable de contrôle pourrait suivre l’évolution à l’échelle humaine, et il n’existe pas non plus de précédent biophysique permettant d’identifier des seuils. Une autre complication réside dans le fait que la NE-PB a un large éventail de points finaux possibles (y compris l’impact sur d’autres processus de la PB). On peut distinguer différentes catégories d’impacts de la NE : (4) les effets biologiques directs, tels que le déclin des prédateurs supérieurs suite à l’utilisation généralisée du DDT, avec des effets écologiques en cascade ultérieurs ; les voies physiques telles que la réduction de l’albédo des particules de carbone noir affectant le climat ; et les réactions chimiques qui ne peuvent pas être contrôlées après la libération, comme la dégradation de l’ozone par les CFC sur les nuages stratosphériques polaires.

La définition d’une ou de plusieurs variables de contrôle est essentielle pour rendre opérationnelle une frontière planétaire et évaluer la position du système terrestre par rapport aux seuils ou aux points de basculement. Les variables de contrôle pour la frontière planétaire doivent être fondées sur une compréhension scientifique des mécanismes de causalité qui relient l’introduction de l’EN à la perturbation des effets du système terrestre, tels que présentés dans la voie d’impact de la figure 1. En raison de la complexité et de la diversité des mécanismes d’impact, aucune variable de contrôle ne peut à elle seule saisir toute l’étendue de l’espace d’exploitation sûr des NE et la quantification en termes de tendances (pressions) plutôt que de conditions du système peut être plus appropriée pour adopter une approche de précaution.

Figure 1

Figure 1. Une voie d’impact généralisée pour les nouvelles entités reliant la capacité de production, la libération dans l’environnement, le devenir et la distribution à la perturbation des processus du système terrestre.

L’approche de la voie d’impact ouvre un très large éventail de possibilités, nous définissons donc les critères suivants pour informer la sélection des options de variables de contrôle :
Faisabilité (F) : Peut-on la mesurer ? La disponibilité des données doit permettre la quantification à des échelles spatiales et temporelles pertinentes et la comparaison avec d’autres données de surveillance biophysique.
Pertinence (R) : Peut-elle être liée de manière robuste aux effets ? Il doit être possible de relier de manière cohérente la variable de contrôle à un ou plusieurs effets connus pour influencer le fonctionnement du système terrestre, c’est-à-dire d’établir un lien de cause à effet.
Exhaustivité (C) : Saisit-elle l’échelle planétaire du problème ? La variable de contrôle doit indiquer la totalité des impacts potentiels des nouvelles entités, par le biais de seuils de cause à effet affectant un processus donné du système terrestre ou par des effets sur un ou plusieurs des autres PB.

La facilité de quantification (faisabilité) est généralement la plus élevée au début de la voie d’impact (à gauche dans la figure 1). Pour une variable de contrôle définie en fonction de l’exposition ou de la perturbation (à droite dans la figure 1), on dispose de connaissances solides sur les effets (pertinence) pour un nombre limité de nouvelles entités, mais l’incertitude augmente car il faut faire des hypothèses et des paramétrages pour quantifier chaque étape de la voie. L’exhaustivité est plus élevée au début de la voie d’impact, car le nombre de destins et d’effets possibles augmente de gauche à droite, tandis que la capacité des politiques et actions actuelles à exercer un contrôle sur les impacts diminue de gauche à droite le long de la voie.

Variables de contrôle pour la limite planétaire des entités nouvelles

Nous évaluons ci-dessous les options de variables de contrôle guidées par nos critères, en procédant de gauche à droite le long de la voie d’impact NE-PB (figure 1).

Production de nouvelles entités
La production de nouvelles entités augmente rapidement. L’industrie chimique est la deuxième plus grande industrie manufacturière au monde. (1) La production mondiale a été multipliée par 50 depuis 1950 et devrait encore tripler d’ici 2050 par rapport à 2010. (34) L’extraction de matières premières pour la fabrication de nouvelles entités représentait environ 92 milliards de tonnes dans le monde en 2017 et devrait atteindre 190 milliards de tonnes d’ici 2060. (1) On estime qu’il y a 350 000 produits chimiques (ou mélanges de produits chimiques) sur le marché mondial. (35) Près de 70 000 ont été enregistrés au cours de la dernière décennie ; de nombreux produits chimiques (près de 30 000) n’ont été enregistrés que dans les économies émergentes, où la production chimique a augmenté rapidement, mais où les capacités de gestion et d’élimination des produits chimiques sont souvent limitées. La production de produits chimiques voulus entraîne la production involontaire de sous-produits, de produits de transformation et d’impuretés qui peuvent ne pas être pris en compte dans les évaluations et les mesures de gestion des produits chimiques.
Nous considérons ici les variables de contrôle suivantes : la tendance des volumes de production de produits chimiques, la tendance des volumes de production de plastiques, et la part des produits chimiques sur le marché qui sont évalués pour leur risque ou leur sécurité. (Voir la table dans l’article)

La tendance du volume de production des produits chimiques se rapproche de la charge chimique globale sur le système terrestre. Cette mesure pourrait être une variable de contrôle réalisable car les données de production sont connues des producteurs et sont souvent communiquées aux organismes de réglementation pour un grand nombre de produits chimiques. (1,36) Cependant, les données complètes ne sont souvent pas accessibles au public, ce qui a incité les producteurs, les organisations commerciales et les gouvernements à demander la publication de ces données. (36) Les produits chimiques pourraient être classés en fonction de l’installation de production, des matières premières ou des composés parents, ou par catégories spécifiques telles que les caractéristiques structurelles ou les utilisations, étant donné qu’il est probablement plus facile d’obtenir des données très agrégées. La figure 2 montre la tendance de la capacité de production mondiale pour un certain nombre de groupes d’entités nouvelles, qui présentent tous des taux de croissance élevés au cours des deux dernières décennies. Ces entités ont été choisies comme produits chimiques représentatifs pour lesquels des données respectives sur la production et la capacité de production étaient publiquement disponibles. Les données sont normalisées en raison des différentes échelles d’unités utilisées dans les rapports. Des graphiques individuels pour chaque nouvelle entité sont fournis dans les informations complémentaires (SI).

Figure 2

Figure 2. Tendances mondiales actuelles à la hausse de la production de l’industrie chimique, exprimées sous la forme de la croissance relative de certaines entités nouvelles entre 2000 et 2017 (lorsque des données comparables sont disponibles) : 1. capacité de production mondiale pour l’industrie chimique dans son ensemble, la production de plastiques et les principes actifs des pesticides (pour lesquels les données les plus anciennes datent de 2008) ; 2. capacité de production par habitant en poids pour les principaux monomères et solvants : benzène, butadiène, éthylène, propylène, toluène et xylène, 3. consommation mondiale d’antibiotiques. Données provenant du Global Chemicals Outlook II, (1) Geyer et al. 2017, (37) et Søgaard Jørgensen et al. (38).

La tendance de la production chimique totale permet de saisir les impacts planétaires potentiels à un niveau d’agrégation élevé, ce qui la rend exhaustive. Une raison impérieuse de considérer la production chimique totale comme une variable de contrôle est qu’elle met en évidence le problème contrariant de l’offre que constitue l’effet de  » verrouillage « , où l’inertie économique, technique, politique et bureaucratique maintient la production malgré les impératifs de réduction. (39,40) Le maintien de la production peut entraîner un changement entre les produits chimiques ayant différents types de fonctionnalités. Par exemple, aux États-Unis, 77 % du brome était utilisé pour produire de l’essence au plomb dans les années 1960. Avec l’élimination progressive de l’essence au plomb, le brome a été utilisé de plus en plus pour produire des retardateurs de flamme bromés, qui sont ensuite devenus la principale utilisation. (41) De même, la production d’argent est passée d’une utilisation déclinante en photoimagerie analogique à une utilisation accrue comme biocide. En outre, la plupart des capacités de production concernent de multiples produits chimiques apparentés et non une seule entité. L’effet de verrouillage signifie qu’une restriction de la production et de l’utilisation d’un ensemble de produits chimiques entraîne un déplacement de la production de produits chimiques étroitement liés (par exemple, les fluides diélectriques passant des PCB aux paraffines chlorées, la production de polycarbonate passant du bisphénol A aux autres bisphénols), et non une réduction de la production chimique totale. Étant donné que les produits chimiques diffèrent considérablement quant à la puissance de leurs effets, le transfert de la production d’un produit chimique à un autre peut augmenter ou diminuer les effets connexes sur le système terrestre ou entraîner d’autres types d’effets (transfert de charge).

L’évolution de la production chimique totale en tant que variable de contrôle peut, à première vue, sembler peu pertinente car les liens entre la production chimique et les variables d’effet ne sont pas évidents et peuvent être ténus et difficiles à évaluer : on manque de connaissances sur le potentiel d’effets néfastes causés par le grand nombre de produits chimiques, avec des données limitées sur les mélanges chimiques tels qu’on les trouve dans l’environnement, produits intentionnellement et non intentionnellement. (42) On peut affirmer que le volume de production est directement lié à la libération immédiate de certains produits chimiques (par exemple, les pesticides qui sont appliqués intentionnellement ; les produits chimiques qui se répandent dans les produits de soins personnels), mais la libération finale est plus difficile à quantifier (par exemple, les CFC utilisés comme agents gonflants dans les isolants en polystyrène sont libérés lors de la rénovation des bâtiments ; les colorants et autres additifs plastiques sont libérés lorsque les plastiques vieillissent). Un autre aspect est que la production de produits chimiques peut être à l’origine de rejets inévitables à l’échelle mondiale, car la production s’inscrit dans des chaînes d’approvisionnement mondiales très complexes et mal connues. L’hypothèse de précaution d’un rejet environnemental inévitable accroît toutefois la pertinence de la tendance de la production chimique en tant que variable de contrôle.

L’évolution du volume de production des plastiques pourrait être utilisée comme variable de contrôle. L’utilisation mondiale des plastiques n’a cessé d’augmenter depuis les années 1950, la production mondiale ayant augmenté de 79 % entre 2000 et 2015(37). (37) La production mondiale cumulée devrait tripler d’ici 2050 pour atteindre 33 milliards de tonnes. (44,45) La production de plastique, et par conséquent de déchets plastiques, devrait croître au-delà de l’efficacité des stratégies de lutte contre la pollution plastique dans le monde. (47) Les données sur la production de plastique sont disponibles à l’échelle mondiale, ce qui permet un suivi continu des volumes de production, voir la figure 2 pour la récente décennie d’augmentation. Il s’agit donc d’une variable de contrôle réalisable.

La production de plastique est fortement associée à des effets de verrouillage des matières premières, notamment des combustibles fossiles. Quatre pour cent des combustibles fossiles sont utilisés pour la production de matières plastiques, (48) et près de 99 % des matières premières pour les matières plastiques proviennent de combustibles fossiles. (49) Les plastiques ne sont qu’un élément d’un réseau industriel complexe qui utilise également des matières premières à base de combustibles fossiles pour produire des engrais industriels, des solvants et d’autres produits chimiques. (36) Les plastiques sont donc liés aux deux frontières planétaires fondamentales que sont le changement climatique et l’intégrité de la biosphère, (3) ce qui fait du volume de production des plastiques un puissant indicateur des changements causés par l’homme et une variable de contrôle complète. Cependant, il est situé très à gauche sur la voie d’impact et ne tient pas compte des interactions et des effets environnementaux. Les modes de consommation durables, la réutilisation ou le recyclage et la capture des déchets plastiques mal gérés peuvent contribuer à découpler la quantité de plastique produite de ses impacts planétaires potentiels. (50) Le volume de production est donc peu pertinent en tant qu’indicateur de perturbation de la stabilité de l’Holocène. Cependant, la question de savoir si ces mesures de contrôle, à l’échelle mondiale, peuvent se produire à un rythme proportionnel à l’augmentation de la production est très discutable. (7,47)

La part des produits chimiques pour lesquels il existe des données de sécurité ou des évaluations réglementaires est une option pour la variable de contrôle NE-PB. De nombreux pays disposent d’une législation et de systèmes d’évaluation des dangers ou des risques liés aux substances chimiques nouvelles, même si les exigences et les capacités d’évaluation varient fortement d’un pays à l’autre. Les substances chimiques disposant de données de sécurité sont celles pour lesquelles des informations sur les propriétés dangereuses ont été mises à la disposition des organismes de réglementation, des utilisateurs ou du public. Les produits chimiques ayant fait l’objet d’évaluations réglementaires sont ceux dont les propriétés dangereuses ou les risques ont été évalués par les autorités réglementaires.
La pertinence de cette variable de contrôle pour la NE-PB est plus élevée que celle des volumes de production car les effets sont mieux connus, et éventuellement contrôlés. De nombreux éléments d’évaluation (c’est-à-dire la toxicité, la persistance et le potentiel de transport à longue distance) ont un rapport direct avec les effets sur le système terrestre. (13,51) Néanmoins, la pertinence est limitée par le fait qu’aucune exigence en matière de données de sécurité ni aucun schéma d’évaluation réglementaire ne peut inclure tous les impacts possibles des produits chimiques sur les processus du système terrestre. (52) Sa pertinence en tant que variable de contrôle opérationnel dépend de la qualité des données de sécurité ou des évaluations réglementaires disponibles. (53)

La faisabilité de cette variable de contrôle est limitée. De nombreux grands producteurs et utilisateurs de produits chimiques ne sont pas couverts par une législation efficace en matière de gestion des produits chimiques ou d’exposition professionnelle et/ou par des inventaires de produits chimiques. (35,52,54) En outre, les cadres régissant les produits chimiques sur le marché présentent une grande variabilité d’une juridiction à l’autre, y compris en ce qui concerne la portée des évaluations réglementaires, qui vont du contrôle de conformité (par exemple, vérifier si tous les champs de données requis sont remplis) au contrôle de plausibilité des données de sécurité déclarées, en passant par des évaluations approfondies des dangers et des risques d’un produit chimique en combinant les données de sécurité déclarées et celles de la littérature.
Si l’on prend l’exemple du système européen REACH (enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des substances chimiques), en décembre 2020, ∼23 000 substances chimiques étaient enregistrées. (55) Parmi elles, plus de 12 000 substances ont été enregistrées en tant que non intermédiaires (les intermédiaires ont des exigences réduites en matière de données de sécurité) au-dessus d’une production de 1 tonne par an, dont environ 2400 substances ont été, ou sont en train d’être, évaluées et traitées (403 avec une gestion du risque réglementaire en cours, 786 avec actuellement aucune autre action proposée, et 1181 avec une gestion du risque réglementaire en cours d’examen). Ainsi, même dans ce petit sous-ensemble de l’univers chimique, environ 10 000 substances (80 %) doivent encore être évaluées après plus de 10 ans de fonctionnement de REACH. Une variable de contrôle basée sur les données de sécurité ou les évaluations réglementaires ne se prête pas facilement à l’établissement d’une limite quantitative globale, car elle ne se traduit pas par une analyse de l’impact global des substances chimiques dangereuses.

Un aspect essentiel des évaluations de la sécurité des produits chimiques et d’autres EN est la gestion des menaces inconnues liées aux EN-PB. Les risques associés à la libération de nouvelles entités de la technosphère vers différents compartiments environnementaux sont liés aux effets possibles sur toute la gamme des frontières planétaires. Ainsi, de nouvelles entités pourraient nous surprendre, par exemple, avec des effets sur la chimie des océans affectant la formation des embruns, (56,57) une composante importante du système climatique, (58) ou avec des effets de bactéries résistantes aux antibiotiques avec une propagation mondiale. (59) Un ajout de la NE-PB aux évaluations des risques et des dangers pourrait permettre d’identifier des produits chimiques qui ne seraient pas mis en évidence dans les schémas d’évaluation actuels. L’approche de dépistage des menaces à la frontière planétaire suggérée par MacLeod et al. (13) a déjà été testée sur un ensemble de produits chimiques actuellement non réglementés présents dans l’environnement arctique (30), montrant que certains produits chimiques nouvellement préoccupants ne correspondaient pas aux profils bien établis des polluants organiques persistants (POP) ou des produits chimiques très persistants/très accumulatifs, mais qu’ils obtenaient des résultats élevés dans les profils des menaces potentielles à la frontière planétaire.

Tendance à la libération de nouvelles entités

En se déplaçant vers la droite dans la voie d’impact, les tendances d’émission ou de rejet de NE dans l’environnement pourraient être une variable de contrôle. Des millions de tonnes de NE sont rejetées dans l’environnement chaque année, notamment des émissions atmosphériques, des rejets d’eau et des rejets de déchets solides et dangereux (1), tout au long des chaînes d’approvisionnement en produits et services. On trouve de plus en plus de NE dans les endroits les plus reculés de la planète, par exemple des esters organophosphorés dans l’océan Arctique, (60) et des particules microplastiques dans les profondeurs de l’océan (61) et en haute montagne. (62) Différents groupes de NE peuvent être ciblés par cette variable de contrôle. Nous examinons ici deux options, les émissions de produits chimiques dangereux et la libération de plastique dans l’environnement.
La tendance des quantités d’émissions de produits chimiques dangereux obtient un score élevé sur le critère de pertinence, car elle capture l’ampleur du flux vers l’environnement de produits chimiques qui sont des menaces potentielles pour les NE-PB. En dépit des améliorations apportées à la gestion des émissions et des déchets dans de nombreuses juridictions, les émissions de produits chimiques devraient continuer à augmenter, avec les effets que cela implique sur les écosystèmes et la santé humaine ; les objectifs de réduction à l’horizon 2030 devraient, par exemple, ne pas être atteints pour l’Union européenne compte tenu des tendances et des évolutions actuelles. (63)

La faisabilité de cette variable de contrôle dépend de la définition du terme « dangereux », ainsi que de la disponibilité des données sur les émissions de substances dangereuses à l’échelle mondiale tout au long du cycle de vie du produit chimique. Les registres nationaux et régionaux des rejets et transferts de polluants (RRTP) constituent une source de données possible. (64) Cependant, de nombreux pays ne disposent pas de ce type de registres, le nombre de produits chimiques déclarés est limité, les rapports sur les émissions sont souvent incomplets et incertains, (65) et tous les types d’émissions ne sont pas pris en compte (par exemple, les émissions ponctuelles importantes dépassant certains volumes sont principalement saisies (66)). La création d’une variable de contrôle basée sur les émissions avec une couverture mondiale pour seulement une petite fraction du total des produits chimiques nécessiterait de nombreuses hypothèses et reposerait sur l’extrapolation des données. L’extrapolation est discutable lorsqu’on passe de pays disposant d’inventaires des rejets à des pays qui en sont dépourvus. (67) Néanmoins, si les données sont disponibles, cette approche permet de différencier certains produits chimiques et certaines utilisations de produits chimiques à fort potentiel de rejet.
L’exhaustivité de cette variable de contrôle est limitée car les dangers sont définis de manière restreinte en termes d’écosystème et de santé humaine, et non en termes de seuils biophysiques potentiels et d’interactions avec d’autres PB. La forte agrégation des données déclarées diminue également l’utilité opérationnelle car différentes substances (par exemple, le gaz d’arsine, différents composés organiques et inorganiques de l’arsenic) au sein d’un même groupe de substances déclarées (par exemple, « arsenic et composés ») diffèrent largement dans leur devenir et leur comportement dans l’environnement. La connaissance des propriétés toxicologiques est également limitée à une petite sous-section de produits chimiques. (42) Malgré ses lacunes, cette variable de contrôle a l’avantage de représenter une exposition réaliste, bien que pour un nombre limité de produits chimiques et pas nécessairement au cours du cycle de vie d’un produit chimique.
En ce qui concerne l’évolution des quantités de plastiques rejetées dans l’environnement, Villarrubia-Gómez et al. (6) ont identifié plusieurs voies et mécanismes par lesquels la pollution plastique peut influencer les seuils biophysiques et modifier les processus du système terrestre, ce qui suggère que cette variable de contrôle présente un fort potentiel de pertinence. De nombreuses études ont cherché à quantifier les rejets de plastiques dans l’environnement mondial. (7,46,47,68) Ces données permettent de mieux comprendre les points chauds des rejets, mais mettent en évidence des contraintes de données qui réduisent la faisabilité de cette variable de contrôle. Par exemple, les pays dont la base industrielle est moins développée manquent de ressources pour surveiller les pertes de plastique. En outre, les différentes formes de plastique ont des voies de rejet différentes. Ryberg et al. (46) ont estimé qu’environ 2,4 % des plastiques produits dans le monde sont perdus dans l’environnement, dont deux tiers sont des macroplastiques (>5 mm) et un tiers des microplastiques (∼1 nm à 5 mm de taille). La plupart des macroplastiques sont perdus à cause des déchets sauvages et d’une mauvaise gestion des déchets. (46) Certains microplastiques sont perdus dans l’environnement sous leur forme manufacturée, comme les nurdles, les flocons, la poudre et les microbilles. (69-71) Cela rend les estimations quantitatives incertaines et pose des problèmes pour la surveillance et l’évaluation des effets. Il n’existe actuellement pas de méthodes permettant de relier les étapes de la voie d’impact allant des rejets de plastiques aux perturbations du système terrestre (46,72), ce qui limite l’exhaustivité des rejets de plastiques en tant que variable de contrôle.

Impact non désiré d’entités nouvelles sur les processus du système terrestre

Le choix d’une variable de contrôle plus à droite dans la voie d’impact impliquerait de considérer l’exposition et les effets en termes de perturbation des processus du système terrestre, ce qui en accroît la pertinence. La faisabilité exigerait de réduire le champ d’application de la variable de contrôle à des produits chimiques particuliers riches en données et à certains points finaux ou sous-systèmes spécifiques de la Terre, ce qui réduirait également l’exhaustivité. La limite planétaire de cette variable de contrôle représenterait un niveau « sûr » de pollution chimique. L’objectif est de protéger l’intégrité de la biosphère pour un compartiment environnemental donné (par exemple, les écosystèmes d’eau douce) contre les effets des produits chimiques inclus dans l’évaluation.

En principe, la variable de contrôle peut être définie pour une échelle spatiale donnée, sur la base du volume du compartiment et de son taux de renouvellement. Tous les rejets chimiques ont le potentiel d’occuper des parts de l’espace de fonctionnement sûr à l’intérieur de cette limite, en fonction de leur taux de rejet et de leur potentiel de persistance et de toxicité dans l’environnement. Cependant, la faisabilité est limitée par la nécessité de prendre en compte le grand nombre de produits chimiques produits et rejetés (avec les limitations de données discutées ci-dessus), et l’estimation des effets associés est un défi. Pour les produits chimiques agricoles, les estimations quantitatives des impacts peuvent être dérivées de la combinaison des données d’application sur le terrain spécifiques aux cultures (par exemple, à partir des étiquettes des produits) avec les statistiques de la zone de production des cultures (par exemple, FAOSTAT) comme un proxy pour la zone traitée, les émissions par unité de masse appliquée et les impacts par unité de masse émise dans un compartiment donné (qui pourraient être estimés en utilisant des modèles de bilan massique). Pour les produits chimiques industriels, des estimations quantitatives des impacts peuvent être obtenues tout au long du cycle de vie du produit chimique en combinant les données sur la production chimique et les données sur les utilisations, les émissions, le devenir et le transport dans l’environnement (y compris la persistance) et l’élimination. En d’autres termes, cela nécessite des informations qui sont également nécessaires pour les variables de contrôle au début de la voie d’impact, et des informations supplémentaires sur l’exposition écologique et la puissance par rapport aux effets pertinents sur le système terrestre.
Étant donné que cette variable de contrôle est proche du niveau d’effet des processus du système terrestre, il est possible de fixer des limites robustes (et c’est la base des approches des charges critiques déjà utilisées), mais ce n’est pas très complet car l’évaluation basée sur les compartiments peut manquer la dynamique à plus grande échelle. Pour la plupart des substances chimiques, on ne dispose pas d’informations fiables sur les divers aspects pertinents qui décrivent plus ou moins l’ensemble de la voie d’impact tout au long du cycle de vie de la substance. Cependant, la pression chimique cumulative totale sur l’intégrité de la biosphère est susceptible d’être dominée par un nombre limité de produits chimiques (reflétant les quantités produites, utilisées et rejetées dans l’environnement en combinaison avec les caractéristiques inhérentes des produits chimiques comme la persistance, la mobilité et la toxicité). Posthuma et ses collègues ont étudié la pression toxique de plus de 12 000 produits chimiques dans plus de 22 000 masses d’eau européennes et ont constaté que 15 composés expliquaient près de 99,5 % de la pression écotoxique cumulée. (73) Walters et al. ont modélisé le potentiel de bioamplification des produits chimiques organiques, contribuant ainsi à un autre outil de dépistage. (74) Bien que ces études soient basées sur la modélisation et qu’elles présentent plusieurs limites telles que l’interaction de nouvelles entités, l’approche pourrait aider à prioriser les classes de substances, les modèles régionaux ou les tendances des effets. Pour rendre opérationnelle la surveillance de la frontière planétaire, les produits chimiques qui dominent les impacts cumulatifs pourraient être utilisés comme produits chimiques « indicateurs ». Ces substances seraient identifiées au cours d’un processus de présélection, en combinant des estimations du volume ou de la capacité de production (par exemple, des statistiques du marché) avec la persistance dans l’environnement (par exemple, en utilisant l’inverse des estimations de la demi-vie de dégradation comme indicateur) et la puissance d’impact (par exemple, des données d’essais d’écotoxicité chronique). Pour prendre en compte la transformation de divers produits chimiques en produits de transformation persistants, les données de production totale pourraient être combinées avec les taux de métabolisme des produits chimiques qui contribuent à la formation de ces produits chimiques « indicateurs » persistants. Enfin, le rapport entre l’impact chimique cumulé et l’espace disponible à l’intérieur de la limite pour un compartiment donné de la biosphère pourrait définir si la limite est transgressée et dans quelle mesure, tout en permettant d’identifier les principaux produits chimiques contributeurs.

Plusieurs hypothèses formulées pour définir la frontière doivent être prises en compte. Tout d’abord, il y a une hypothèse de mélange et d’exposition homogènes au sein du compartiment sur la période considérée. Cette hypothèse est juste pour l’air et peut-être pour l’eau, mais moins applicable à des compartiments plus complexes comme le sol et les sédiments, ce qui entraîne une sous-estimation des expositions. Deuxièmement, l’agrégation de l’occupation de l’espace opérationnel entre les produits chimiques suppose l’additivité sans corriger les effets de mélange possibles, ce qui donne au plus un ordre de grandeur d’incertitude, (75) en plus d’au moins un autre ordre de grandeur d’incertitude lié aux différences intra- et inter-espèces pour dériver les estimations d’effet. (76) D’autres hypothèses relatives au calcul de l’impact cumulatif sont liées à des estimations non spatialisées des émissions et de l’impact qui ne tiennent pas compte des différences spatiales (par exemple, dans la chimie de l’eau, la richesse des espèces, la vulnérabilité des espèces, les taux de dégradation), ainsi qu’à des méthodes d’estimation appliquées pour combler les lacunes dans les données sur les modes d’utilisation/rejet et la persistance, ce qui peut entraîner une incertitude de 2 à 3 ordres de grandeur. (77)

Une autre variable de contrôle axée sur les effets pourrait prendre en compte les perturbations de l’intégrité de la biosphère causées par les plastiques, par le biais des effets physiques et toxiques des plastiques et des modifications de la répartition des espèces qui en résultent. Bien que la perception des impacts des débris marins soit plus importante que les preuves accumulées des impacts écologiques, (78) les examens et les méta-analyses des données expérimentales publiées montrent que les microplastiques ont des effets négatifs sur de nombreuses espèces. (79-81) Les impacts des microplastiques sur les organismes individuels et les communautés ont été étudiés à l’aide de nombreux modèles de laboratoire, permettant de comprendre les mécanismes de toxicité chez les organismes marins, du zooplancton aux grands vertébrés. (79,82) Bien qu’il existe encore des disparités entre les concentrations et les types de microplastiques documentés dans l’environnement et ceux utilisés dans les études d’effets en laboratoire, (83) les méta-analyses permettent une certaine compréhension générale de la toxicité des particules microplastiques. Des modèles mathématiques récemment développés tiennent compte de la grande diversité des particules microplastiques elles-mêmes, en appliquant des facteurs d’extrapolation pour tenir compte de la sous-estimation des concentrations, et en incluant la distribution de la sensibilité des espèces sur la base des données d’écotoxicité, ce qui permet une comparaison plus robuste des ensembles de données. (84) L’évaluation traditionnelle des risques liés aux substances chimiques utilise le rapport entre la concentration environnementale prévue et la concentration sans effet prévue (PEC/PNEC), une approche qui a été appliquée aux scénarios d’exposition aux microplastiques (85) et qui a permis de constater que 0,17 % des eaux de surface des océans de la planète sont menacées et que ce pourcentage passera à 1,62 % d’ici la fin du siècle. En outre, les limites inhérentes aux méthodes d’échantillonnage couramment utilisées (c’est-à-dire se concentrant sur les microparticules de plus grande taille), ainsi que les limites techniques de la détection des particules plus petites, à l’échelle nanométrique, conduisent probablement à une sous-estimation des concentrations de micro et nanoplastiques dans l’environnement (86), ce qui indique que les expositions et donc les risques sont probablement plus importants. En outre, le fond marin et les sédiments sont considérés comme le puits ultime pour les plastiques (87,88), par le biais de l’absorption dans les écosystèmes marins (89) (90) et les changements dans la densité des particules et les taux de descente en raison de l’encrassement biologique (91-93), de sorte que ces niches et les organismes qui les habitent sont censés subir des expositions plus élevées. La quantification de ces concentrations environnementales, des voies d’exposition et des destins écologiques (y compris les niches supplémentaires) nécessite davantage de données et sera importante pour évaluer les scénarios d’exposition entraînant des perturbations de l’intégrité de la biosphère. Plusieurs approches différentes pourraient être appliquées pour combler le manque de données. Un seuil basé sur la toxicité serait fixé à PEC/PNEC = 1, les dépassements de NE-PB étant déjà évidents dans plusieurs régions. Toutefois, des délibérations supplémentaires seraient nécessaires pour prendre en compte les changements dans la répartition des espèces ou les sensibilités, en allant au-delà de la toxicité pour atteindre la biodiversité et la fonctionnalité.

Débat et conclusions

Choix de la variable de contrôle
Le caractère du NE-PB diffère de celui des autres PB puisqu’il n’existe pas de niveau de fond ou de base pré-humain de NE (à quelques exceptions près, comme les métaux). Le PB-NE est également distinct en raison du nombre et de la diversité des NE, de la probabilité qu’ils augmentent à l’avenir et des divers impacts qu’ils peuvent causer. Il est donc nécessaire de disposer de variables de contrôle construites différemment de celles des autres PB. Comme nous l’avons vu plus haut, des variables de contrôle opérationnelles sont nécessaires pour guider les actions et évaluer les progrès.
Nous avons présenté un ensemble de variables de contrôle qui rendent compte de plusieurs des complexités et des caractéristiques du NE-PB, en termes de faisabilité, de pertinence et d’exhaustivité. Toutes ont leurs forces et leurs faiblesses ; aucune d’entre elles ne remplit à elle seule tous les critères. Nous concluons que la nature de la frontière planétaire pour les nouvelles entités exige plusieurs variables de contrôle différentes, et que conjointement, notre ensemble de variables de contrôle forme la base d’une stratégie réalisable pour alerter les risques planétaires et informer l’action.

Sommes-nous en train de franchir la limite planétaire des entités nouvelles ?
Nos variables de contrôle révèlent une tendance constante à l’augmentation, au fil du temps, de la production, de la diversité et de la diffusion mondiale des EN. Malgré les efforts considérables déployés au cours des dernières décennies, l’évaluation de la sécurité et la réglementation subséquente des substances chimiques et d’autres EN, ainsi que la capacité de nombreux pays à réaliser ces évaluations et à faire respecter la réglementation, ne suivent pas le rythme d’introduction des nouvelles EN. Un nombre sans cesse croissant de NE se trouvent dans des endroits reculés de la planète et le nombre de sites gravement contaminés augmente en dépit des efforts d’assainissement. En outre, de nombreux effets distincts et partiellement interactifs (par exemple, synergiques) des NE sur les systèmes physiques et écologiques de la Terre sont signalés. En bref, la croissance rapide de la diversité, des volumes de production et des rejets dépasse la capacité de la société à évaluer, et encore moins à gérer, les NE. Les charges planétaires sont déjà considérables. (1) Les grandes différences de capacité de gestion entre les pays de différents niveaux de revenus signifient que même si la gestion des produits chimiques et des déchets est améliorée dans certaines juridictions, les NE continueront d’être produits, utilisés et éliminés avec des réglementations et une application insuffisantes ou inexistantes ailleurs, et les NE continueront donc d’être émis dans l’environnement. (94) Il s’agit d’une préoccupation mondiale, d’où la nécessité de solutions transfrontalières intégrées et justes pour résoudre le problème des émissions d’entités nouvelles, comme la pollution plastique. (95)

Nous avons adopté une approche fondée sur le poids de la preuve pour répondre à la question de savoir si nous transgressons l’espace d’exploitation sûr de la NE-PB en fonction de l’ensemble des variables de contrôle. Obligés par les tendances temporelles croissantes observées dans la plupart des variables de contrôle, nous répondons à la question en comparant le taux de changement dans la quantité de produits chimiques, y compris les plastiques, qui sont produits et rejetés dans l’environnement, par rapport à notre capacité à effectuer des évaluations et des contrôles de sécurité. Nous pensons que l’espace de fonctionnement sûr du NE-PB est dépassé lorsque la production et les rejets annuels augmentent à un rythme qui dépasse la capacité mondiale d’évaluation et de surveillance.
Sur la base des preuves présentées ici, nous soutenons que nous nous trouvons actuellement dans une zone de dépassement de la limite planétaire pour les nouvelles entités. De plus, même si nous parvenons à stabiliser ou à réduire la production et les rejets, les effets dus à notre transgression de la NE-PB constitueront toujours une menace en raison de la persistance de nombreuses entités nouvelles. Nous concluons donc que l’augmentation de la production et des rejets d’entités nouvelles n’est pas compatible avec le maintien de l’humanité dans l’espace de fonctionnement sûr, compte tenu de la capacité de gestion mondiale.

Nous invitons la communauté des chercheurs à poursuivre les travaux, en utilisant la voie d’impact et la compréhension de la NE-PB présentées ici, pour développer des variables de contrôle plus opérationnelles, une quantification plus robuste de la NE-PB et des limites mieux définies pour les émissions de NE. Toutefois, ces efforts de recherche continus doivent aller de pair avec une action urgente pour gérer les menaces NE-PB actuelles. Il est possible de recueillir des données mondiales avec une meilleure granularité spatio-temporelle, mais cette activité ne doit pas retarder l’action immédiate, visant à prévenir les dommages plus tôt dans la voie d’impact, avant le stade des effets sur le système terrestre. Les mesures visant à réduire les rejets et les émissions de NE dans l’environnement sont essentielles, notamment un degré plus élevé de circularité dans les chaînes d’approvisionnement des produits, la conception des matériaux et des produits, la conception en vue du recyclage, et des produits chimiques sûrs et durables. (96,97) Nous devons également nous pencher sur la question de la répartition inéquitable des ressources et de la prospérité qui stimule l’utilisation des ressources et les émissions (98) et empêche leur réglementation efficace.

De même que les actions visant à freiner le changement climatique sont passées de limites fondées sur la concentration ou les rejets à des plafonds fixes pour les émissions de gaz à effet de serre (99), des appels ont été lancés en faveur de plafonds pour la production et l’utilisation des plastiques. (7) Nous suggérons que la même approche est nécessaire pour tous les NE, le retour dans l’espace de fonctionnement sûr ne peut se faire qu’en plafonnant globalement les émissions de NE à un taux qui soit proportionnel à la capacité physique et chimique du système terrestre.
Si nous voulons atténuer les dommages actuels et éviter les surprises futures dues à des menaces inconnues de NE-PB, il faut adopter une approche plus préventive et plus précautionneuse fondée sur les dangers pour faire face aux nouvelles entités. Nous ne sommes pas naïfs quant au défi considérable que représente la réduction des rejets de produits chimiques et de plastiques afin de respecter le NE-PB, d’autant plus que le verrouillage de l’approvisionnement en produits chimiques offre une résistance à de tels changements. Le récent appel à la création d’un organe international scientifique et politique chargé de superviser les produits chimiques et les déchets (100) pourrait constituer un forum permettant d’informer les actions nécessaires à la sauvegarde du système terrestre.

REFERENCES

This article references 100 other publications.

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