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Fiche radionucléide

Carbone 14 et environnement : annexes

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Récapitulatif des méthodes de mesure

 

*  Coefficient d'élargissement de l'écart-type pour déterminer l'intervalle de confiance à 95 %.

** Le temps indiqué est le "temps technique" nécessaire à l'analyse (traitement de l'échantillon sec et mesure). Il ne prend pas en compte les contraintes d'organisation qui font par exemple que des instrumentations lourdes, de type AMS, ne peuvent généralement être mises en oeuvre que pour un lot d'échantillons, par campagnes et à dates fixes.


 

Modèles radioécologiques usuels (à l'équilibre) : milieu terrestre

 

Les évaluations « classiques » de l'impact radioécologique du 14C dans les écosystèmes terrestres restent à un niveau très empirique, en considérant implicitement ou explicitement un équilibre isotopique 14C/12C dans le système sol-plante-atmosphère. Les développements récents portent cependant sur des modèles liés à la biomasse et prenant en compte le caractère dynamique des expositions aiguës (Galeriu et al., 2007 ; Le Dizès et al., 2012).

 

 

Sols

 

Du fait que le 14C s'incorpore facilement dans les aliments et que l'assimilation de carbone chez l'homme se fait principalement par ingestion, le sol n'est pas un milieu d'exposition modélisé en tant que tel.

 

Les modèles basés sur l'hypothèse précédente négligent les différents compartiments  du sol susceptibles d'influencer la mise à l'équilibre des isotopes du carbone. De plus, ces modèles ne prennent pas en compte la forme physico-chimique du terme source - que cet apport au sol soit liquide ou solide - qui va subir un processus d'incorporation dans le cycle de la matière organique et/ou être minéralisé. L'utilisation d’un modèle simplifié, utilisant des valeurs de facteurs de transfert par défaut basées sur l'hypothèse équilibre isotopique 14C/12C entre la matière organique du sol et celle du végétal est un substitut qui apparait très majorant pour l'évaluation du transfert au végétal.

 

Par contre, l'importance du sol apparaît dans certains modèles, du fait qu'il constitue une source potentielle de contamination pour les végétaux, comme indiqué dans la section suivante. 

 

 

Végétaux

 

La modélisation des transferts du 14C aux végétaux est effectuée en considérant que l’équilibre sol-atmosphère-plante est parfaitement réalisé. La plupart des modèles ne retiennent que l’hypothèse d’une contamination par voie atmosphérique consécutive à l’émission de rejets gazeux. Au cours de la photosynthèse, le CO2 est incorporé dans la matière organique dont il constitue le squelette carboné. Il y a donc rapidement équilibre entre l’activité spécifique du CO2 atmosphérique et celle de la matière organique végétale en cours de fabrication.

 

Le transfert atmosphère  végétaux est ainsi modélisé en supposant que l'activité spécifique (Bq de 14C  par kg de 12C) du carbone des végétaux est la même que celle de l'atmosphère, ce qui sous-entend que le transfert du 14C, radionucléide trace, est identique à celui du 12C et que l’équilibre entre les deux compartiments est réalisé. Il en résulte l’équation suivante (AEIA, 2010) :

Fiche_C14_Annexes2.jpg 

 

Proportion de carbone stable dans les végétaux terrestres (kg C.kg-1 sec, Le Dizès, 2014)
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* Selon la nomenclature de le plateforme de modélisation Symbiose (Gonze et., 2011).


Taux de matière sèche des végétaux (kg.kg-1, Le Dizès, 2014)

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* Selon la nomenclature de la plateforme de modélisation Symbiose (Gonze et al., 2011).

 

Le transfert eau d’irrigation  végétaux est modélisé en supposant que le 14C apporté par irrigation est incorporé via la photosynthèse, du fait de l'émanation de CO2 issu du sol. L'activité massique du végétal est évaluée en considérant les flux de 12C et de 14C émanant du sol, et la fraction du flux carboné qui provient du sol et qui participe à la photosynthèse.

 

Fiche_C14_Annexes5.jpg 

 

Le transfert aux végétaux à partir d'un sol contaminé, notamment par voie liquide, reste encore mal défini, les seuls travaux récents qui s'y rapportent sont ceux développés dans le cadre des études sur le stockage des déchets radioactifs (Bioprota, 2010).

 
 

Animaux (produits dérivés)

 

Le transfert aux produits animaux est modélisé en fonction de la voie de transfert (voie atmosphérique et/ou voie liquide de contamination des végétaux constituant la ration alimentaire) selon les expressions respectives :

Fiche_C14_Annexes6.jpg

(3) Le facteur fcont est introduit pour tenir compte du fait que les animaux peuvent être nourris de concentrés ou à partir de sources éloignées qui ne sont pas contaminées. Sa valeur doit être fondée sur un exament des pratiques agricoles locales. Si une valeur spécifique au site n'est pas disponible, alors fcont devrait être fixé à 1 (valeur conservative).

 

 

Proportion de carbone stable dans les produits d'origine animale

(kg C.kg-1 sec, Le Dizès, 2014)

Fiche_C14_Annexes7.jpg* Selon la nomenclature de la plateforme Symbiose (Gonze et al., 2011)

** Milkfacts


 Taux de matière sèche des produits animaux (kg.kg-1)

Fiche_C14_Annexes8.jpg

* Selon la nomenclature de la plateforme Symbiose (Gonze et al., 2011)

** Valeurs dérivées de Faverdin et al., 2007 ; Milkfacts, 2015


 

Transformations alimentaires

 

L'effet des transformations alimentaires est quantifié par un facteur de transfert, appelé aussi facteur de rétention, donnant la fraction de radionucléide retenue dans le produit après transformation (AIEA, 2010).

 

Facteur de transfert par transformation alimentaire
(Bq.kg-1 frais de produit brut)

 Fiche_C14_Annexes10.jpg

(AIEA, 2010)

  

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Modèles radioécologiques usuels (à l'équilibre) : eaux douces

 

Eaux et sédiments

 

Pour l'eau potable, la concentration de 14C est supposée égale à la concentration de l'eau du cours d'eau ou du puits d'origine, éventuellement corrigée d'un facteur lié au traitement appliqué. L'efficacité de la filière de potabilisation sur l'élimination du 14C de l'eau de distribution n'a pas été étudiée.

 

Les sédiments sont rarement pris en compte dans les modèles de calcul des doses dues au 14C. Le calcul de la fraction du polluant liée à la phase dissoute peut cependant être réalisé sur la base d'une valeur de Kd de L.kg-1 pour les matières en suspension (AIEA, 2001).

 

 

Végétaux

 

L'équation pour le phytoplancton et les végétaux immergés est la suivante :

Fiche_C14_Annexes11.jpg  

 

 Animaux

 

Pour les poissons (ou autres animaux), les formes chimiques rejetées, minérales (proportion pm dans les effluents liquides) ou organiques (po = 1-pm) peuvent être prises en compte dans l’évaluation des transferts. En raison de la lenteur des transformations des formes organiques en formes minérales, le carbone 14 présent à l'équilibre sous formes minérales dans l'eau du cours d'eau provient uniquement des apports des rejets liquides, dont une partie a été utilisée par la photosynthèse : elle est présente dans une proportion inférieure à pm et l’expression Cmineau = pm.Ceau peut être considérée comme un majorant.

 

Pour les formes organiques, le bilan à l'équilibre est plus complexe, du fait de la concurrence entre deux effets. D'une part, l'intégration des formes organiques du carbone 14 de l'eau du cours d'eau par la boucle microbienne tend à rendre sa proportion inférieure à po, et d'autre part, l'apport des débris de proies contaminées et d'excréments d'organismes contaminés tend à rendre sa proportion supérieure à po. L'expression ci-après n'est donc qu'une approximation de l'activité du carbone 14 sous formes organiques dans l'eau d'un cours d'eau : Corgeau = po.CeauAvec ces hypothèses, l'expression suivante est retenue en première approximation pour l'estimation de l'activité massique en 14C des animaux :

Fiche_C14_Annexes12.jpg

I

Proportion de carbone stable dans les végétaux et les animaux aquatiques (kg de C.kg-1 frais)

 

 Producteurs primaires

Fiche_C14_Annexes13.jpg 

 

PoissonsFiche_C14_Annexes14.jpg

(Garnier-Laplace et al., 1998)

 

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Modèles radioécologiques dynamiques


Les rejets discontinus de 14C ne peuvent être traités par un modèle de transfert à l'équilibre et nécessitent une approche dynamique, dont l'illustration la plus simple fait appel aux demi-vies biologiques (Beresford et al., 2015). Les informations afférentes disponibles dans la littérature sont présentées ci-dessous.



Végétaux


Milieu terrestre : demi-vies biologiques (jours)

Pas d'information disponible.


Milieu aquatique : demi-vies biologiques (jours)

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Animaux


Milieu terrestre : demi-vies biologiques (jours)

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Milieu aquatique : demi-vies biologiques (jours)

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Paramètres radiotoxicologiques

 

Coefficients de conversion de dose (DCC), exprimés en poids frais

 

Milieu terrestre

 Fiche_C14_Annexes18.jpg

* Pondération fonction du type de rayonnement, en lien avec l'EBR (voir § dosimétrie environnementale)

 

Eaux douces

Fiche_C14_Annexes19.jpg

* Pondération fonction du type de rayonnement, en lien avec l'EBR (voir § dosimétrie environnementale)

 

Eaux marines

Fiche_C14_Annexes20.jpg

* Pondération fonction du type de rayonnement, en lien avec l'EBR (voir § dosimétrie environnementale)

 

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Fiche environnement du C14

Les autres fiches radionucléides

Contributeurs

Bibliographie succincte

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Publications IRSN référencées