Utilisation d'isotopes naturels dans les familles de ²³⁸U et de ²³²Th pour une étude environnementale : impact des retombées atmosphériques du ¹³⁷37Cs dans des sols forestiers et des sédiments lacustres : application à l'étude d'une zone alpine (Boréon, Mercantour, S. E. France)

par Samya Rezzoug

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Geneviève Barci-Funel.

Soutenue en 2005

à Nice , dans le cadre de École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice) .

mots clés

• Retombées radioactives -- Mercantour (massif)
• Catastrophe nucléaire de Tchernobyl (1986)
• Sols forestiers
• Sédiments lacustres

Résumé

Des échantillons de sédiments lacustres et de sols forestiers ont été prélevés dans le massif du Mercantour. La distribution verticale de l’uranium et du thorium, dans les sols a montré que des lessivages ont eu lieu à divers niveaux ainsi que des réactions de précipitation à partir des eaux de ruissellement de surface et/ou de sub-surface. L’application des modèles de Latham et Schwarcz (1987), et de Nordeman-Moreira (1980), ont confirmé le lessivage du thorium en sub-surface des sols. Une évaluation des retombées en 1986 du 137Cs, a pu être réalisée par comparaison avec le comportement du 210Pb d’origine atmosphérique. Les fortes activités en 137Cs présentes dans les niveaux supérieurs des carottes de sol et de sédiment témoignent, 17 ans après la catastrophe de la centrale nucléaire de Tchernobyl en avril 1986, d’un long temps de résidence dans les bassins versants. Dans les carottes prélevées dans le lac, une discontinuité majeure est apparue dans tous les profils de la matière organique (M. O. ), avec de plus fortes concentrations dans la partie supérieure. La coupure se retrouve pratiquement dans tous les profils des radionucléides étudiés. Elle est liée à un curage du fond du lac effectué en 1991-92. La partie inférieure de certaines carottes de sédiments est vraisemblablement constituée du sol sous-jacent, puisque les concentrations en M. O. Des niveaux profonds sont proches de celles des sols, et que les activités en 137Cs et 210Pb sont négligeables. Le 137Cs présent dans les niveaux profonds peut provenir soit des essais nucléaires (1960-63), soit d’infiltrations à partir des niveaux supérieurs, essentiellement contaminés par le 137Cs de Tchernobyl.

Titre traduit

²³⁸U and ²³²Th families natural isotopes used for an environmental studies : ¹³⁷Cs atmospheric fallout impact on forest soils and lake sediments : application to an alpine area (Boréon, Mercantour, S. E. France)

Résumé

Lake sediment samples and forest soils were collected in the Mercantour massif. The uranium and thorium, vertical distributions in soils show that leaching occurred at several levels as well as precipitations from surface and/or sub-surface runoff waters. The application of Latham and Schwarcz’s equation (1987) and Moreira-Nordeman’s model (1980) confirmed thorium leaching in sub-surface soils. The 137Cs fallout in 1986, after the Chernobyl power plant accident, was evaluated by comparison with the unsupported 210Pb behaviour. The 137 Cs high activities in the soil upper layers 17 years after the Chernobyl accident as well as the activities in upper latke sediments suggest that the residence time of 137Cs in the drainage basins is long. In all the lake core, organic matter (O. M. ) profiles display a concentration break with the higher concentrations in the upper part. This break is also observed practically in the all studied radionuclides profiles, with higher or lower activities according to the radionuclides and sites. Lake emptying and scraping realized in 1991-92 are responsible for this pattern. The lower part of some sediment cores is probably constitute by underlying soil, because the O. M. Concentrations in the deep layers are similar as those of soils, and the 137Cs and 210Pb activities are negligible. During the lake emptying the correspondent sedimentary level was probably removed. The 137Cs present in the deeper layers can result from either nuclear tests (1960-63), or infiltrations from the upper layers, essentially contaminated by the Chernobyl 137Cs.