Transferts des radionucléides dans l’environnement et atteinte de l’homme
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Transferts des radionucléides dans
l’environnement et atteinte de l’homme
Philippe RENAUD – 12 Janvier 2006
Place de la radioécologie
Terme source
Atmosphérique
Liquide
Transport
Dispersion Transferts Utilisation
AirEau
SolsVégétauxAnimaux
AlimentationCadre de vie
Population
Expositions
Interne par ingestionExterne au dépôtInterne par inhalation
Terme source
Les dépôts radioactifs
panache lessivé
tâche de contamination
Par temps de pluies, les gouttent d’eau en se formant emprisonnent les aérosols puis lors de leur chute précipitent ceux contenus dans l’ensemble de la colonne d’air située entre le sol et les nuages.
Par temps sec, les turbulences de l’air projettent au sol les aérosols radioactifs contenus dans son voisinage
1000 Bq.m-2 10000 Bq.m-2100 Bq.m-2
pluies
Les masses d’air contaminées par les rejets du 27 avril ont survolé la France entre le 30
avril et le 5 mai
Les rejets postérieurs au 27 avril sont poussés vers l’Est (Russie, Balkans, Moyen Orient) et ne parviennent pas en Europe de l’Ouest
Hauteurs de pluies enregistrées par Météo-France entre le 1er et le 5 mai
1986
Carte des dépôts de 137Cs de en mai 1986 sur la France métropolitaine
Dépôts de 137Cs (Bq/m2)
< 1000
de 1000 à 2000
de 2000 à 4000
< 1000
de 1000 à 2000
de 2000 à 4000
de 4000 à 10 000
de 10 000 à 20 000
de 20 000 à 40 000
de 4000 à 10 000
de 10 000 à 20 000
de 20 000 à 40 000
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
0 10 20 30 40 50 60 70
Hauteur de pluie entre le 1er et le 5 mai 1986 (mm)
Act
ivit
é s
urf
aciq
ue
de 13
7 Cs
en
198
6 B
q.m
-2
Dégouttement, lessivage
ruissellement
translocation
homogénéisation par labour
absorption racinaire
Migration vers la profondeur
métabolisation
ingestion
Dans l’air (aérosols, gaz), dans l'eau de pluie ou d’irrigation
Radionucléides
interception
dépôt au sol
Principaux phénomènes de transfert dans le milieu terrestre
Transfert foliaire – transfert racinaireEffet de la pluie sur la contamination des
végétaux
0,3
Dépôt (Bq/m2) 1000 10010 000
1000
403
500 50Salade en culture au moment du dépôt ; contamination foliaire ; (Bq/kg frais)
et sol (Bq/kg sec)
Quelque soit le radionucléide
2 mois plus tard
0,1
Salades de la culture suivante ; contamination par transert racinaire (Bq/kg frais)
1non mesurable
Cas du 137Cs
Effet du Stade de développement au moment du dépôtcas de la salade
2 raisons principales : Interception des dépôts fonction du développement foliaire
Stade de développement au moment du dépôt
maturité commerciale
stade "pomme" stade "3 feuilles" sol nu
Dépôt (Bq/m2) 1000 1000 1000 1000
500 200 50 < 0,1
: développement du végétal entre contamination et récolteaugmentation de la masse
dilution de l’activité interceptée
Activité de la salade (Bq/kg)
Activité des légumes feuilles en 131I et 137Cs en France à la suite de l’accident de
Tchernobyl
0,1
1
10
100
1000
01/05 15/05 31/05 15/06 30/06 15/07 30/07 15/08 30/08 15/09 30/09 15/10
Bq
.kg
-1 f
rais Bassin du Var
Corse (Casabianda)
137Cs
1
10
100
1000
10000
1/05 15/05 31/05 15/06
"Alsace"
Ht RhinMeurthe et MBas RhinArdennes/Meuse
Bq
.kg
-1 f
rais
131I
Effet du stade de développement au moment du dépôtcas du blé d’hiver
Activité des grains de blé à la récolte 2003 en fonction de la date d’un dépôt de 106 Bq.m-2
Date de dépôt
Bq
.kg
-1
Contributiondu transfertfoliaire
Contributiondu transfertracinaire
Contributionde la remiseensuspension
Labour
D1
JAN FEV AVR JUIMAR MAi JUIL AOU SEP OCT NOV DEC
20032002
105
103
102
101
100
104
D2 D3 D4
JAN FEV AVR JUIMAR MAi JUIL AOUOCT NOV DEC
Date de dépôt
début de formation des
grains
Effet de la date du dépôt dans le calendrier agricole
cas du Vin des côtes du Rhône après l’accident de Tchernobyl
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000
Act
ivité
vo
lum
ique
en
137C
s (B
q.l-1
)
vin de Cornas
vin de Vinsobres
16 mBq.l-1 20 mBq.l-1
Migration du 137Cs dans les sols
Site de Tobia (Corse-Corte)
0 5000 10000 15000 20000
5
10
15
20
Pro
fon
de
ur d
u so
l (cm
)
1986 : 19 500 Bq.m-2
2001 : 5 000 Bq.m-2
Site de Casabianda (Corse-Aléria)
0 5000 10000 15000 20000
10
20
30
Pro
fon
de
ur d
u so
l (cm
)
Site de Vaison-la-Romaine
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
50
40
30
20
10
5
pro
fon
de
ur
en c
m
1986 : 15 500 Bq.m-2
2001 : 5 000 Bq.m-2
2001 : 22 000 Bq.m-2
Taux d’argiles
< 10 % (vermiculite) > 40 % (illite)
Activité du lait de vache suite à une ingestion d’activité ponctuelle ou
chronique
Nombre de jours écoulés depuis la première ingestion
0,1
1
10
100
0 5 10
15
20
25
30
35
Ac
tivi
té v
olu
miq
ue
Bq
/l137Cs
0,1
1
10
100
0 5 10
15
20
25
30
35
131I
Activité Volumique du lait (Bq/l) résultant de l'ingestion par la vache de 1000 Bq/jour durant 14 jours et arrêt de cette incorporation dés le 15ième jour
Activité Volumique du lait (Bq/l) résultant d'une ingestion unique de 1000 Bq
Activité Volumique du lait (Bq/l) résultant de l'ingestion par la vache de 1000 Bq/jour se poursuivant jusqu’à la mise en équilibre
Modélisation dynamique du transfert au lait de vache
......1
)(()(
0
3.)4
n
rax
xx
x
ttaating
taa dteAFTC
FTa facteur de transfert à l'équilibre (j.kg-1)coefficients métaboliques
Aing (t) activité quotidiennement ingérée (Bq.j-1)
ax ax
A t Q O Cv ting i ii
i( ) . . ( ).
1
4
Qi quantité du fourrage i consommée quotidiennement (kg.j-1)Cvi concentrationdu fourrage (Bq.kg-1)Oi fraction exogène (-)
Évolution de l’activité moyenne en 137Cs du lait de vache en France après
l’accident de Tchernobyl
1
10
100
Bq
/l
05/86 07/86 09/86 11/86 01/87 03/87 05/87 07/87
Mesures de lait provenant de 6 départements de l’Est de la FranceMesures de lait provenant de 6 départements du centre de la FranceMesures de lait provenant de 6 départements de l’Ouest de la France
Évolution de l’activité en 137Cs du lait, de la viande, des céréales et des champignons de 1986 à 1998
0,01
0,1
1
10
100
1000
86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96
CéréalesChampignonViande de bœufLait de vache
Bq/kg frais
Évaluation des doses reçues par à la population
Évolution des
activités dans la chaîne alimentaire (Bq.kg-1)
Évolution des
activités dans l’air
(Bq.m-3)
Évolution des
Activités déposés
(Bq.m-2)
• durée d’exposition (h)• débits respiratoires (m3.h-1)• facteurs de protection• facteurs de dose (Sv.Bq-1 inhalé) ,
(Sv.h-1.Bq-1.m3)
Scénarii d’exposition basés sur…• durée d’exposition (h)• facteurs de protection• facteurs de dose (Sv.h-1.Bq-1.m2)
• quantités ingérées• origine des aliments• fraîcheur des aliments• facteurs de dose (Sv.Bq-1 ingéré)
Dose interne par inhalationExterne dans le panache
Dose externe aux dépôts Dose interne par ingestion
Doses moyennes engagées en France en 1986
110 to 420 µSv
50 to 110 µSv25 to 50 µSv
< 25 µSv
Dose efficace moyenne engagée par un adulte en 1986
4300 to 16000 µSv
2400 to 4300 µSv1200 to 2400 µSv
< 1200 µSv
Dose à la thyroïde moyenne engagée par un enfant de 5 ans en 1986
Inhalation panache < 10 %
Externe panache< 1%
Externe dépôts20 - 35 % Ingestion
60 - 70 %
Viandes25%
Autres10 %
Laits35 %
Légumes30 %
134 Cs20 - 30 %
137 Cs35 - 45 %
131 I
20 - 25 %
Ru< 10 %
132Te, 136Cs < 1%
Activités corporelles de 137Cs mesurées sur les travailleurs du site de Tricastin
Ac
tivi
tés
co
rpo
relle
s e
n 1
37C
s (
Bq
)
10
100
1000
10000
ma
i-86
ma
i-87
ma
i-88
avr-
86
jun
-86
jul-
86
aoû
-86
sep
-86
oc
t-86
no
v-86
dé
c-8
6
jan
-87
fév
-87
ma
r-87
avr-
87
jun
-87
jul-
87
aoû
-87
sep
-87
oc
t-87
no
v-87
dé
c-8
7
jan
-88
fév
-88
ma
r-88
avr-
88
jun
-88
valeurs max et min théoriques sur le site
mesures maximales mesurées dans le moismoyenne des mesures mesurées dans le moismesures minimales mesurées dans le mois
seuil de mesure
Activité de Césium 137 de l’air du 30 avril au 6 mai 1986
En dehors du 1er mai, il y a toujours eu un nette diminution d’Est en Ouest des activités dans l’air
30 avril 1986 1er mai 1986 2 mai 1986 3 mai 1986
4 mai 1986 5 mai 1986 6 mai 1986
Évolution de l’activité en 137Cs des champignons en France de 1986 à 1997
0.1
1
10
100
1000
10000
avr-86 avr-88 avr-90 avr-92 avr-94 avr-96 avr-98
Bq/kg Est de la France Ouest de la France MoyenneCentre de la France
• Mycélium : 5 à 10 premiers centimètres de sol
• Certaines espèces accumulatrices d'éléments pour symbiose avec l'arbre hôte
• Poussent dans des sols non remaniés : forêt ou prairie permanente
Carpophore : organe reproducteur
Doses moyennes engagées en France de 1987 à 1996
Externe au dépôt65 - 80 %
Ingestion 20 - 35 %
137Cs78%
106Ru 1%134Cs21%
Cultures20 - 30 % Lait
20 - 30 %
Légumes< 5 %
Viandes45 - 50 %
240 to 720 µSv
120 to 240 µSv60 to 120 µSv
< 60 µSv