Les radionucléides dans les engrais phosphatés et sulfatés rejetés par les industries des fertilisants: Recherche sur leur mobilité et leur transfert dans les sols

par Dany Saba

Projet de thèse en Agro-écologie

Sous la direction de Philippe Cambier et de Naim Ouaini.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé (2015-.... ; Paris) , en partenariat avec GENIAL - Ingénierie Procédés Aliments - UMR AGROPARISTECH/INRA (laboratoire) et de AgroParis Tech (France) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-11-2015 .


  • Résumé

    Les radio-isotopes qui subsistent naturellement dans l'environnement sont les séries naturelles de l'Uranium et de Thorium en plus du Potassium 40. Plusieurs activités humaines et sources naturelles en diffusent une grande quantité, en revanche, permettant l'élévation de ces radioéléments dans le milieu et risquant de corrompre l'écosystème et de détériorer les sols et la végétation, sachant qu'ils sont biodisponibles et peuvent malheureusement entrer dans le cycle alimentaire. La toxicité de ces éléments résulte essentiellement de la configuration chimique dans le sol, de leur produits de désintégration et éventuellement de leur quantité accumulée. L'utilisation d'engrais chimiques phosphatés, et les industries des fertilisants, ayant comme matière première la roche phosphate et le sous-produit phosphogypse, sont considérés comme étant une source riche en éléments traces métalliques et radionucléides. La radioactivité des éléments présents dans le phosphogypse produit des problèmes de santé dus aux rayonnements au niveau des procédés industriels pour la préparation d'engrais ainsi que pour les engrais eux-mêmes qui sont l'origine de la dispersion de la radioactivité dans les géo-et biosphères. Les rejets industriels lancés dans la mer méditerranéenne ou projetés dans le sol, causent un risque primordial sur l'environnement, menant à la contamination du milieu marin ainsi que des végétaux consommables par l'homme et l'animal, conduisant à des effets nuisibles sur la chaine alimentaire et des conséquences néfastes sur la santé. L'intérêt principal de la thèse est de mesurer l'impact de la radioactivité des rejets de l'usine des fertilisants chargés en radionucléides, sur la qualité des terrains près des zones résidentielles et évaluer le taux de matières radioactives dans les sols, sur la répartition géographique établie (étudier l'influence de la distance, la profondeur et la direction). Les éléments à risques majeurs sur la santé humaine et l'écosystème concernés sont la série de désintégration de l'Uranium, le Thorium et le Potassium, présents dans la composition de la matière première et les différents processus de fabrication des fertilisants. Une analyse de la radioactivité dans les plantes consommables par les êtres humains et les animaux sera réalisée afin de montrer la mobilité des éléments vers les plantes, par étude du facteur transfert sol-plante et par étude des paramètres physico-chimiques. Ce transfert est déterminé par de nombreux facteurs, dépendant de la nature de l'apport du polluant, de la composition du sol et de la physiologie des espèces végétales. Cette étude met preuve de la possibilité d'une contamination de l'homme à travers la chaine alimentaire. Un des objectifs est de déterminer les rapports isotopiques, les éléments totaux et la spéciation des éléments. Une évaluation du risque relatif lié à la consommation des végétaux et à l'inhalation de sol et de poussières dans les zones résidentielles à proximité des sites de prélèvements sera effectuée pour les populations qui fréquentent ces terrains et qui consomment les produits. Ceci reflète la biodisponibilité et la bio accessibilité qui se font sur une simulation gastro-intestinale humaine. L'étude de la dispersion des radionucléides dans différents sites, près des zones résidentielles, contenant de la végétation, tenant compte de la répartition spatiale géographique, joue un rôle vital pour connaitre si ces variables influencent la teneur en radionucléides dans les sites choisis autour de l'usine suite aux transports de la matière première par les camions, les dépôts atmosphériques, les précipitations et les poussières transportés par le vent. Le prélèvement et le prétraitement des échantillons de sol et plantes est réalisé par la méthode accréditée exigée par la CLEA, certifiée par l'ISO. Les échantillons préparés sont mesurés par Spectroscopie Gamma ensuite par ICP-MS. La spéciation géochimique sera effectuée en utilisant l'extraction séquentielle. Les caractéristiques physico-chimiques du sol seront également définies afin de déterminer la variation de la concentration et la mobilité des radionucléides. L'analyse statistique sera effectuée par SPSS et par chimiométrie afin d'avoir une valeur bien représentative de la radioactivité et valider les résultats.

  • Titre traduit

    Radionuclides in phosphatic and sulfatic fertilizers released from fertilizer industries: Research on mobility and transfer in soils


  • Résumé

    Radioisotopes that naturally exist in the environment are the natural series of Uranium and Thorium in addition of Potassium 40. Several human activities and natural sources of diffuse a large amount, however, allowing elevation of these radionuclides and allow a risk of corrupting the ecosystem and damaging the soil and vegetation, knowing they are bioavailable and can unfortunately get into the food cycle. The toxicity of these elements is mainly due to the chemical configuration in the soil, their decay products and possibly their accumulated amount. The use of phosphate fertilizer, and fertilizer industries, as raw material with rock phosphate and by-product phosphogypsum, are considered a rich source of trace metals and radionuclides. The radioactivity of the elements present in the phosphogypsum produced health problems due to radiation in industrial processes for the production of fertilizer and fertilizer themselves that are responsible for the spread of radioactivity in the geo- and biospheres. Industrial discharges launched in the Mediterranean Sea or projected in the ground, causing a key risk to the environment, leading to the contamination of the marine environment as well as consumables plant by man and animals, leading to adverse effects on the food chain and adverse health consequences. The main focus of the thesis is to assess the impact of radioactive discharges from the plant fertilizers loaded in radionuclides, on the quality of land near residential areas and assess the rate of radioactive materials in the soil, on the geographical distribution established (study the influence of distance, depth and direction). The major risks to human health and ecosystem are concerned decay series of Uranium, Thorium and Potassium, present in the composition of raw material and different fertilizer manufacturing process. An analysis of radioactivity in consumable plants by humans and animals will be conducted to show the mobility of elements to plants, by studying the soil-plant transfer factor and study of physicochemical parameters. This transfer is determined by many factors, depending on the nature of the contribution of the pollutant, the soil composition and physiology of plant species. This study demonstrated the possibility of human contamination through the food chain. One of the objectives is to determine the isotopic ratios, total elements and speciation of elements. An assessment of the relative risk associated with the consumption of vegetables and inhalation of soil and dust in residential areas near the sampling sites will be for the people who attend these courses and who consume the products. This reflects the bioavailability and bio accessibility which are on a human gastrointestinal simulation. The study of the dispersion of radionuclides in different locations near residential areas containing vegetation, taking into account the geographical spatial distribution, plays a vital role to see if these variables influence the radionuclide content in selected sites around the factory following the transport of the raw material by truck, atmospheric deposition, precipitation and dust transported by wind. Sampling and pretreatment of samples of soil and plants is carried out by the accredited method required by CLEA, certified by ISO. The prepared samples are measured by gamma spectroscopy then by ICP-MS. Geochemical speciation will be made using the sequential extraction. The physico-chemical characteristics of the soil will also be defined to determine the variation of the concentration and mobility of radionuclides. Statistical analysis will be performed by SPSS and chemometrics to have a good representative value of radioactivity and validate the results.