Le tritium dans l’environnement

Introduction
Propriétés nucléaires et physico-chimiques du tritium
1. Le tritium, isotope radioactif de l’élément hydrogène
2. Le comportement physico-chimique du tritium
Origines naturelles et anthropiques du tritium
1. Production naturelle de tritium
2. Origine artificielle et quantités rejetées dans l’environnement en France
3. Synthèse
Métrologie du tritium
1. Échantillonage et préparation des échantillons en vue de la mesure du tritium
2. Métrologie du tritium libre
3. Métrologie du tritium lié à la matière organique
4. Synthèse
Concentrations de tritium observées dans les différents compartiments de l’environnement
1. Le tritium dans les compartiments des milieux terrestre et aquatique continental
2. Concentrations caractéristiques en milieu marin
Transfert du tritium dans les écosystèmes
1. Transfert du tritium atmosphérique dans les écosystèmes terrestres
2. Écosystèmes aquatiques (eaux douces)
3. Synthèse des connaissances sur le comportement du tritium dans les écosystèmes
Modélisations du comportement du tritium dans les écosystèmes
1. Écosystèmes terrestres
2. Écosystèmes aquatiques
3. Synthèse sur les modeles de transfert dans les milieux terrestres et aquatiques
Effets toxiques du tritium pour les organismes vivants terrestres et aquatiques
1. Mécanismes d’interaction aux niveaux moléculaire et cellulaire
2. Efficacité biologique relative du tritium pour les espèces non-humaines
3. Relation entre concentrations d’exposition et doses délivrées aux organismes
4. Relations entre le niveau d’exposition et la réponse des grandes fonctions biologiques des organismes exposés
5. Conséquences pour les écosystèmes : valeur guide sans effet
Conclusion

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Résumé

Le tritium est un radionucléide d’origine naturelle (inventaire permanent de 3,5 kg à l’échelle planétaire, avec une production naturelle mondiale d’environ 200 g par an) mais aussi largement produit par les activités humaines depuis la seconde moitié du 20ème siècle. En particulier, de grandes quantités de tritium ont été relâchées dans l’atmosphère durant la période des essais aériens d’armes nucléaires, entre 1945 et 1980. Le tritium émis lors des explosions nucléaires est à l’heure actuelle principalement localisé dans les océans, en quantité ayant fortement diminué du fait de la décroissance radioactive. L’industrie nucléaire (réacteurs de puissance, réacteurs expérimentaux, usines de traitement de combustibles irradiés) continue, de manière localisée, à rejeter du tritium dans l’environnement. Aujourd’hui, avec le carbone 14, le tritium est, au niveau français, le radionucléide prépondérant en termes d’activité rejetée par les installations nucléaires, tant dans les rejets liquides que dans les rejets gazeux (hors gaz rares).
D’une manière générale, les activités du tritium en milieu continental tendent à diminuer depuis une quinzaine d’années, ce qui rend aujourd’hui délicate la quantification des marquages imputables aux installations nucléaires. Pour ce qui concerne le milieu marin, le tritium n’est, en l’état des techniques de mesure utilisées aujourd’hui, quantifiable qu’en Manche orientale. La quantification précise des niveaux en tritium dans l’environnement nécessiterait l’utilisation systématique de techniques plus élaborées (par mesure de l’hélium 3).

Le tritium étant un isotope de l’hydrogène, son comportement dans l’environnement est principalement lié au cycle de l’eau (HTO, ou eau tritiée) mais aussi à la photosynthèse et au métabolisme des molécules organiques dans les organismes vivants (tritium organiquement lié (TOL), appelé également OBT). L’analyse détaillée des données recueillies sur le territoire métropolitain ne met pas en évidence de bioaccumulation dans les végétaux. Il est cependant observé, dans certains cas, une rémanence du tritium lié à des molécules organiques dans des végétaux antérieurement exposés à une contamination ambiante prolongée. De la même manière, les données relatives aux produits d’origine animale en milieu terrestre, bien que peu nombreuses, ne montrent pas de phénomène de bioaccumulation. En milieu aquatique marin et continental, s’il est acquis que le transfert du tritium de l’eau ambiante aux organismes aquatiques conduit très rapidement à un équilibre entre l’eau tritiée du milieu d’exposition et le tritium libre des tissus biologiques, les échanges mettant en jeu des formes organiques du tritium sont encore méconnus; plus particulièrement chez les poissons marins ou d’eau douce, animaux chez lesquels il existe le plus de données acquises in situ. Pour des invertébrés marins, des facteurs de concentration OBTorganisme/HTOeau supérieurs à 1 ont été relevés en diverses situations par des auteurs (cas de la baie de Cardiff notamment) ; ils peuvent s’expliquer par l’origine et la forme physico-chimique du tritium incorporé (ingestion de molécules organiques tritiées).

Enfin, pour ce qui concerne la toxicité du tritium sur les organismes nonhumains, il n’existe que des données relatives à des animaux (invertébrés ou vertébrés). Des travaux récents sur des invertébrés ont mis en évidence la grande sensibilité de deux espèces (un mollusque bivalve et un crustacé) à une exposition au tritium. Les débits de dose pour lesquels des effets ont été observés pour ces espèces sont significativement plus faibles que la valeur de 10 μGy/h habituellement considérée comme critère de protection des écosystèmes soumis à une irradiation chronique par des rayonnements gamma. Toutefois, ces niveaux de débit de doses correspondent à des concentrations de tritium dans les milieux nettement plus élevées que celles observées dans l’environnement, y compris autour des installations nucléaires.

Le tritium dans l’environnement (IRSN)

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