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Nouvelle carte des concentrations en radionucléides dans les sols d’Europe occidentale

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16.07.2020  | Beate Kittl/LSCE (CNRS/CEA/UVSQ) | News WSL 

 

Un consortium international de scientifiques, auquel participent l’Université de Bâle et le WSL, a dressé une nouvelle carte des concentrations en radionucléides en césium et en plutonium dans les sols de la Suisse et de certains pays voisins. Les scientifiques ont exploité une banque de prélèvements de sols européens pour retracer les sources des dépôts de ces radionucléides entre 1960 et 2009. Pour ce faire, ils se sont appuyés sur la signature isotopique des retombées, notamment le rapport césium/plutonium. Cette étude vient d’être publiée dans Scientific Reports.

 

Un consortium* international  a développé une nouvelle carte de référence des concentrations en césium et en plutonium en Suisse et dans plusieurs pays voisins (France, Italie, Allemagne, Belgique). Ces deux radionucléides ont été libérés lors d’essais nucléaires militaires, notamment dans les années 60, mais également lors de l’accident de Tchernobyl en 1986. Cette carte est basée sur une méthode de calcul nouvelle, à savoir le recours au rapport césium/plutonium.

«Nous avons dressé une nouvelle carte pour estimer la dégradation des sols depuis les retombées de radionucléides d’origine anthropique», explique l'auteure principale, Katrin Meusburger, alors rattachée à l'Institut des géosciences de l'environnement de l'Université de Bâle, et désormais chercheuse à l'Institut fédéral suisse de recherche sur la forêt, la neige et le paysage WSL. «Pour cela, il est important de connaître la proportion de retombées radioactives de Tchernobyl.»

Les données recueillies, mises à la disposition de la communauté scientifique et du public, sont utiles pour établir une base de référence en cas d’éventuelles futures retombées de radionucléides, mais aussi pour être utilisées dans de nouvelles études, notamment en géomorphologie. Elles permettront, par exemple, de reconstruire les taux d’érosion des sols depuis les années 1960 dans des régions d’Europe marquées par d’importantes modifications des paysages.

 

Meilleures précision et résolution

Les chercheurs du consortium se sont appuyés sur 160 échantillons d’une banque européenne de prélèvements de sols de 2009. Ces échantillons sont issus de sols sous prairies, restés stables depuis les années 1960 (absence d’érosion et d’accumulation) et représentatifs de la variabilité des conditions de pluie observées dans les pays concernés par l’étude.

Les radionucléides présents dans ces échantillons, césium et plutonium (137Cs, 239Pu, 240Pu), ont laissé une empreinte spécifique dans les sols européens. En effet, dans les pays couverts par l’étude, le plutonium est issu exclusivement des essais nucléaires. Quant au césium, il est issu à la fois des essais nucléaires, notamment des années 1960, et de l’accident de Tchernobyl de 1986. Le rapport entre le césium et le plutonium est donc différent selon qu’il provienne des essais nucléaires ou de l’accident de la centrale de Tchernobyl. C’est ce rapport qui a permis aux chercheurs de retracer l’origine de ces radionucléides artificiels déposés sur les sols européens. «Contrairement à la carte précédente, la nouvelle carte nous permet de distinguer les sources de retombées nucléaires», explique Katrin Meusburger.

L’étude conclut que le césium issu des essais nucléaires – réalisés dans la stratosphère, c’est-à-dire en haute altitude – a circulé dans l’atmosphère avant d’être rabattu au sol par les pluies de manière assez homogène mais avec une quantité un peu plus importante dans les régions les plus pluvieuses, comme le Massif Central, les Ardennes ou la Bretagne. En revanche, le césium relâché lors de l’accident de Tchernobyl n’a pas atteint de telles altitudes; il est resté au niveau de la troposphère. Les pluies éparses qui se sont produites fin avril/début mai 1986 l’ont rapidement ramené au sol dans les zones où a circulé le panache en provenance d’Ukraine. La répartition spatiale des retombées radioactives est ainsi beaucoup plus hétérogène, avec des concentrations localement plus élevées en Alsace, Franche-Comté et sur les contreforts des Alpes, au nord de l’Italie ainsi qu’au sud de l’Allemagne.

 

* Ce consortium regroupe des géomorphologues, des pédologues et des géochimistes de l’Université de Bâle et de l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL en Suisse, du Fonds de la Recherche Scientifique (FNRS) et de l’Université catholique de Louvain en Belgique, du Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE - CEA/CNRS/UVSQ) en France,  du Joint Research Centre de la Commission Européenne (Ispra, Italie), de l’AIEA (Autriche) et de la Metropolitan State University (Denver, Colorado, USA).

 
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Inventaires de base de la couche arable de Césium 137 (0-20 cm) (Bq m-2) – corrigés de la décroissance radioactive au 1er août 2009, estimée à l'aide d'un modèle additif généralisé avec une résolution de 500 m. Dans la zone d'étude, les zones situées à plus de 1000 m d'altitude ont été masquées (blanc). © Scientific Reports
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Les inventaires de base de Plutonium 239+240 dans la couche arable (0-20 cm) (Bq m-2) sont estimés avec une modèle additif avec une résolution de 500 m. Dans la zone d'étude, les zones situées à plus de 1000 m d'altitude ont été masquées (en blanc). © Scientific Reports
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Comparatif du gain en résolution spatiale obtenu par cette méthode (à gauche: carte de 1997; à droite: nouvelle carte de 2009 établie par la présente étude). © Scientific Reports
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A. Contribution des retombées de Césium 137 provenant de Tchernobyl en % des échantillons de sols (0-20cm) – corrigée de la décroissance radioactive en 2009. Les zones situées au-dessus de 1000 m d'altitude ont été masquées (blanc). B. Origine de Césium 137 (PBq) des terres d'Europe occidentale. © Scientific Reports
 

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