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