Panoply - Mesure de la radioactivité

Analyses par spectrométrie gamma des radio-isotopes naturels (chaîne de U-238, du Th-232, …) et artificiels (Cs-137, Am-241, Co-60, …)

Mon, 07 Dec 2015 08:59:08 +0000

Spectromètre gamma bas niveau de bruit de fond

Vue d'une partie des détecteurs gamma du LSCE

Description de l’instrument :

La spectrométrie gamma est une technique de mesure directe et non destructive. Les échantillons de sols ou de sédiments doivent simplement être séchés à l’étuve, broyés et tamisés. Les échantillons sont ensuite conditionnés dans des boîtes standardisées et placés sur un détecteur gamma. Au LSCE, les détecteurs sont des cristaux de germanium hyper-pur (type N ou P) refroidis à l’azote liquide. Les photons gamma, produits par la désintégration des radio-isotopes présents dans l’échantillon qui aboutissent sur le cristal de germanium, sont transformés en signaux électriques. Ces signaux sont amplifiés, identifiés par un codeur puis stockés dans un analyseur multi-canaux qui classe et totalise le nombre de photons émis en fonction de leur énergie de désintégration. On obtient ainsi un spectre gamma, au sein duquel chaque raie énergétique est caractéristique d’un radio-isotope et où la surface de chaque pic permet de quantifier l’ampleur de la présence de ces radio-isotopes au sein de l’échantillon.

Pour protéger les détecteurs contre la radioactivité ambiante générée notamment par les rayons cosmiques et le radon atmosphérique, ceux-ci sont installés dans les sous-sols du laboratoire (site l'Orme des Merisiers – 6 détecteurs en service) ou même sous 1700 mètres de roche dans les Alpes (site de Modane – 3 détecteurs exploités par le LSCE). De plus, ils sont entourés d’un château de plomb, de fer et de cuivre qui atteint une épaisseur de 15 à 20 cm.

Principe de l’analyse :

Les isotopes radioactifs (ou radio-isotopes) sont des éléments instables dont la radioactivité décroît au cours du temps. Chaque radio-isotope est caractérisé par une période de demi-vie qui est une constante et qui correspond à la durée nécessaire pour que la moitié des atomes présents se désintègre. L’utilisation des marqueurs radioactifs dans l’étude des processus d’érosion des sols remonte aux années 1960, avec l’avènement de l’ère nucléaire. Le sol présente une radioactivité naturelle due à la présence de certains éléments chimiques (typiquement de l’uranium, du thorium et du potassium). Il est également soumis aux flux d’isotopes radioactifs produits ou libérés dans la haute atmosphère et qui finissent par retomber au sol. Certains de ces radio-isotopes sont naturels (comme le béryllium-7) et sont dits « cosmogéniques ». D’autres sont dits artificiels (comme le césium-137) car ils ont été introduits dans l’atmosphère suite aux essais nucléaires et aux incidents qui ont affecté les centrales nucléaires au cours de la seconde moitié du XX^ème siècle.

Parmi tous les isotopes radioactifs présents dans l’environnement, il n’y en a que quelques-uns qui peuvent être utilisés comme « marqueurs » des déplacements de particules de sol. En effet, ces radio-isotopes doivent présenter une grande affinité chimique vis-à-vis des particules de sol et doivent présenter une période de demi-vie pertinente pour l’étude des processus étudiés. Les radio-isotopes peuvent émettre différents types de rayonnements (alpha, bêta ou gamma). Les émetteurs gamma sont généralement préférés, pour leur facilité de détection et d’analyse. En effet, aucune séparation chimique préalable des échantillons de sol n’est requise.

Analyses réalisées :

Les radio-isotopes naturels de la chaîne de U-238 (Th-234 / Ra-226) dont Pb-210 et celle du Th-232 (Th-228 / Ra-228) ainsi que K-40, Be-7
Les radio-isotopes artificiels tels que Cs-137 ; Am-241, Co-60

Matrices : solides secs (séchage à l’étuve ou lyophilisation) et tamisés à 2 mm.

Contacts :

Irène Lefèvre : irene.lefevre[a]lsce.ipsl.fr

Olivier Evrard : olivier.evrard[a]lsce.ipsl.fr

Chlordécone - Le lien entre pratiques agricoles, érosion et contamination des sols

Wed, 18 Dec 2024 08:53:38 +0000

Une étude du LSCE (CEA/CNRS/UVSQ), du BRGM et du CIRAD apporte un nouvel éclairage sur l'ampleur de la contamination des sols par la chlordécone, insecticide utilisé jusqu'en 1993 aux Antilles françaises. A partir des inventaires de radiocésium couplés à des mesures de chlordécone, cette étude met en évidence la persistance de la pollution. En cause notamment, l'érosion des sols liée aux pratiques agricoles qui entraîne une accumulation des particules contaminées en bas de versant de bananeraies.

Une nouvelle étude a mesuré les concentrations en chlordécone dans les sols d'une bananeraie et dans les sédiments d'une retenue agricole, qui draine les champs de bananeraies dans lesquelles l'insecticide a été massivement utilisé jusqu'en 1993 dans les Antilles françaises.

Le verdict est sans appel : « si l'on considère un transfert particulaire constant et au vu des stocks présents dans les sols, le temps nécessaire pour transférer l'intégralité de la chlordécone contenue est compris entre 4000 et 11 000 ans, du fait notamment du stockage de ce polluant dans les sols et les dépôts de bas de versants cultivés », annonce Remi Bizeul, dont la thèse au LSCE est au cœur de l'étude conduite avec le BRGM et le Cirad.

Les résultats révèlent en effet une contamination des couches profondes du sol, jusqu'à 80 cm, due à la remobilisation et à l'accumulation de particules de sol contaminées en bas de pente.

Une accélération du taux d'érosion des sols

Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont utilisé la méthode des inventaires de radiocésium (Cs-137), émis par les essais nucléaires atmosphériques des années 1960, qui renseignent sur la redistribution des sols. Ils les ont couplés aux mesures de concentration en chlordécone pour étudier la redistribution des particules contaminées.

L'analyse du remplissage sédimentaire de la retenue agricole, rapportée à la surface drainée, leur a permis de déterminer l'évolution temporelle des taux d'érosion des sols. Concomitamment à l'augmentation des concentrations en chlordécone depuis les années 2000, cette érosion a connu une accélération qu'explique Olivier Evrard, directeur de la thèse : « nous montrons l'apport de sédiments contaminés aux rivières et au littoral martiniquais, ainsi que l'augmentation de cet apport suite à un changement de pratiques agricoles comme le désherbage chimique et le labour intensif qui accroissent l'érosion des sols cultivés. »

Des transferts par voie dissoute et par voie particulaire

L'étude propose également un nouvel éclairage sur les processus de transfert de l'insecticide dans l'environnement. Auparavant, les chercheurs s'intéressaient essentiellement au transfert par voie dissoute. Ce mode correspond à la contamination des eaux souterraines par infiltration de l'eau et de la chlordécone associée dans les sols et, in fine, des rivières et des sources côtières par drainage des nappes souterraines. Dans le cas présent, ils considèrent également les transferts par voie particulaire, c'est-à-dire l'arrachement et le transport des particules contaminées. Ces deux processus conduisent à la dispersion sur le long terme de la contamination dans l'environnement et constituent un risque pour les écosystèmes et les populations situés en aval des zones contaminées.

Ces recherches, menées dans le cadre du Plan Chlordécone 2021-2027, soulignent l'importance d'une prise de conscience collective pour diminuer l'érosion des sols agricoles afin de limiter le transfert de la chlordécone depuis les parcelles contaminées vers les écosystèmes en aval.

Delayed environmental pollution caused by transient landscape storage — An example from the Lesser Antilles. Environmental Pollution.

Poussières sahariennes : la radioactivité ne provient pas des essais nucléaires menés par la France

Mon, 10 Feb 2025 12:11:50 +0000

Les poussières désertiques représentent la première source mondiale en masse d’aérosols dans l’atmosphère. Ces fines particules terrigènes émises par l’action du vent peuvent être transportées sur de plus ou moins longues distances. Ainsi, le Sahara et le Sahel fournissent chaque année la majorité des poussières minérales émises à l’échelle globale dont une partie est transportée vers l’Europe, essentiellement sous forme d’épisodes sporadiques, généralement au début du printemps. Ces épisodes de poussières sahariennes obscurcissent le ciel et impactent la qualité de l’air, ce qui peut générer des problèmes respiratoires. En mars 2022, un évènement exceptionnel, par l’importance des dépôts de poussières au sol associés, s’est produit et a recouvert une grande partie de l’Europe de l’Ouest.

Du césium-137, une substance radioactive artificielle émise par les essais nucléaires atmosphériques et les accidents nucléaires, avait été détecté par une association dans des dépôts de poussières collectés en France lors de cet évènement de mars 2022. L’origine de cette substance avait été attribuée aux essais nucléaires français conduits dans la région de Reggane, dans le sud de l’Algérie, au début des années 1960. Néanmoins, les résultats obtenus dans le cadre d’une étude conduite par les laboratoires du CNRS Terre & Univers (voir encadré), l’Université d’Oviedo et le laboratoire de l’Office Fédéral Suisse de la Protection Civile de Spiez, reposant sur l’analyse d’échantillons (110 prélèvements au total) obtenus dans le cadre d’une approche de science participative démontrent que ce n’est pas le cas.

Exemple d’échantillon de poussière collecté dans le Nord de la France dans le cadre de l’approche de science participative menée en mars 2022. © LSCE

Pour parvenir à ces résultats, différents types d’analyses complémentaires ont été réalisés : analyse des rétro-trajectoires des masses d’air, de géochimie élémentaire, de granulométrie, de minéralogie des argiles et des activités en radionucléides et de leur signature isotopique. Celles-ci ont été réalisées sur tout ou partie des 110 échantillons collectés depuis le sud de l’Espagne jusqu’en Autriche suite à un appel à collecter les dépôts de l’évènement via les réseaux sociaux durant l’évènement et les jours suivants.

Les résultats démontrent que, bien que les poussières proviennent bgB d’une région qui coïncide en partie avec celle du Sud de l’Algérie où la France a réalisé des essais nucléaires atmosphériques en 1960 et en 1961, elles ne présentent toutefois pas le marquage radioactif attendu des essais nucléaires français. Au contraire, les poussières portent la signature des retombées globales largement dominées par les essais nucléaires conduits par les Etats-Unis et l’Union Soviétique à la fin des années 1950 et au début des années 1960 et qui marquent toujours aujourd’hui les sols du monde entier.

De plus, les niveaux de césium radioactif détectés dans tous les échantillons de poussières ainsi collectés (médiane de 14 Bq/kg) sont très inférieurs à ceux autorisés dans la majorité des denrées alimentaires dans l’Union Européenne (généralement 1000 Bq/kg). Par ailleurs, l’inhalation de ces poussières expose les populations à un débit de dose radioactif négligeable1 .

Alors que la récurrence de ce type d’évènements atteignant l’Europe est impactée par le changement climatique actuel, ces résultats sont rassurants d’un point de vue sanitaire. Par ailleurs, cette étude met en avant l’opportunité unique qu’offre la science participative. En effet, un si grand nombre d’échantillons répartis spatialement à travers l’Europe n’aurait pas pu être collecté par les seules équipes de recherche.