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Modélisation de la disponibilité du césium-137 aux interfaces sol-solution-plante. Amélioration des outils de prédiction

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Laboratoire d'accueil : ​Laboratoire de biogéochimie, biodisponibilité et transferts des radionucléides (L2BT)​

Date de début de thèse : octobre 2016

Nom du doctorant : Alexandre FLOURET


​Descriptif du sujet

De par ses propriétés de rétention et d'accumulation, le sol peut être à l'origine de transferts de contaminants vers les compartiments de la chaine trophique, entraînant in fine un risque potentiel pour la population. Dans un tel cas, il est indispensable de pouvoir prédire les transferts des contaminants depuis le sol jusqu'aux plantes.

Le césium-137 (137Cs) est un radionucléide possédant une demi-vie de 30 ans, dont la présence dans les sols est liée aux retombées d'essais nucléaires atmosphériques ou aux rejets accidentels. De par ses propriétés chimiques, celui-ci est adsorbé dans les premiers centimètres du sol créant une contamination rémanente à l'interface sol-plante. Analogue du potassium, le 137Cs peut être transféré dans la plante via les transporteurs potassiques. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de développer un modèle générique, permettant de mieux prédire le transfert du 137Cs aux interfaces sol-solution-plante.

Dans un premier temps, il s'agira de tester l'applicabilité d'un modèle géochimique décrivant les processus de rétention du Cs sur les composants du sol, à un panel représentatif des sols agricoles français. Pour ce faire, des expérimentations de sorption en réacteur à flux seront effectuées, permettant de rendre compte des mécanismes et des cinétiques de sorption du 137Cs pour une grande diversité de sols.

Dans un deuxième temps, une étude en système hydroponique sera réalisée afin de caractériser la vitesse d'absorption du 137Cs par la plante. Différentes plantes seront utilisées afin de déterminer l'affinité du 137Cs pour différents taxons (ex. monocotylédone, dicotylédone).

Dans un troisième temps, des expériences permettant de caractériser le pool de 137Cs bio-disponible en fonction de la composition du sol (via le même panel de sols utilisés précédemment) seront réalisées via l'utilisation de deux techniques : 1e DGT (Diffusive Gradients in Thin film), qui est un système d'absorption passif permettant de caractériser la capacité du sol à réalimenter sa solution en 137Cs suite à sa déplétion ; le RHIZOtest qui est un système de culture de plantes simple permettant de maximiser les flux entre les racines (développées sous la forme d'un tapis dense) et une fine couche de sol homogène.

Après la modélisation des interfaces simples (sols/solutions, solutions/plantes) et la caractérisation des interactions sols-plantes (RHIZOtest), les données seront implémentées dans un modèle global représentant la dynamique du 137Cs entre le sol et la plante.