Sensibilité radioécologique des zones de prairies permanentes

Benoît BESSON, thèse de doctorat de l'université de Franche-Comté en sciences de la vie et de l'environnement, école doctorale "Homme, environnement, santé", 325p., soutenue le 9 décembre 2009

Le projet « Sensibilité radioécologique » de l’Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire (IRSN) a pour but de caractériser et hiérarchiser les paramètres qui ont un effet significatif sur le transfert des contaminants radioactifs dans l’environnement. L’objectif de ce travail de thèse, focalisé sur les zones de prairies permanentes, est d’analyser les variations des activités de deux radionucléides artificiels (¹³⁷Cs et ⁹⁰Sr) dans la chaîne allant du sol aux produits fromagers et de hiérarchiser les paramètres écologiques et anthropiques qui déterminent la sensibilité des zones étudiées.

Cette étude est réalisée grâce à des prélèvements in situ dans 15 exploitations situées dans trois régions (Charente, Puy-de-Dôme et Jura). Les exploitations laitières sont choisies en fonction des variabilités naturelles des régions (terrains géologiques, altitude, climat). Les cartographies des sols des parcelles pâturées sont effectuées afin de choisir les sites de prélèvement les plus représentatifs. Des donnés géographiques, pédologiques, floristiques et relatives aux principales pratiques agricoles et fromagères sont alors acquises, en complément des mesures radiologiques.

Du sol à la végétation prairiale, les coefficients de transfert de ¹³⁷Cs varient entre 3 ×10^-3 et 148 ×10^-3 Bq kg^-1 sec par Bq kg^-1 sec (N = 73). Ils sont significativement plus élevés dans le Puy-de-Dôme que dans le Jura. Le coefficient de transfert du ¹³⁷Cs entre l’alimentation des bovins et le lait varie de 5,9 ×10^-3 à 258 ×10^-3 Bq kg-1 frais par Bq kg^-1 sec (N = 28) et est statistiquement plus élevé en Charente. Enfin, le coefficient de transfert du 90Sr du lait aux fromages est compris entre 3,9 et 12,1 et est plus élevé dans le Jura (N = 25). Le maillon le plus filtrant pour ¹³⁷Cs et 90Sr est situé entre le lait et les produits fromagers.

Une méthode non-linéaire basée sur la discrétisation du coefficient de transfert puis par des tests de comparaison multiple permet de hiérarchiser les facteurs de sensibilité du sol à la végétation prairiale. Il apparait que 20 facteurs interviennent dans le transfert du ¹³⁷Cs à la végétation, comme le taux d’argile des sols ainsi qu’un marqueur des particules de sol adhérées sur la végétation. Les transferts de ¹³⁷Cs dans le lait sont dépendants du taux d’argile présent dans l’échantillon de végétation et la nourriture du bétail. Enfin, lors de la fabrication des fromages, le 90Sr se comporte comme son analogue chimique, le calcium, ce qui explique des transferts accentués en 90Sr dans les fromages enrichis en Ca, comme le Comté. Sur la base de la hiérarchisation de ces facteurs, une méthode qui vise à évaluer la sensibilité du transfert du ¹³⁷Cs du sol au produit laitier est proposée.