Origine et spéciation du 14C dans les cours d'eau

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Laboratoire d'accueil : Laboratoire de recherche sur les transferts de radionucléides dans les écosystèmes aquatiques (LRTA)
Date de début de thèse : octobre 2019
Nom du doctorant : Nathan BODEREAU

Des travaux récents indiquent que les phases porteuses et de dilution du ¹⁴C sont diverses et variées, et que leur origine peut considérablement modifier les teneurs en ¹⁴C mesurées dans l’environnement. L’étude de la spéciation du ¹⁴C apparait ainsi indispensable afin de mieux évaluer les niveaux de marquage anthropique de l’environnement par les rejets chroniques ou accidentels des industries nucléaires. Il s’agira de proposer des valeurs de référentiels (fond géochimique) en ¹⁴C en fonction de paramètres clés caractérisant les phases porteuses et de dilution, pour les cours d’eau ; ces systèmes sont en effet particulièrement affectés par les variabilités spatiale et temporelle des teneurs en ¹⁴C. Par ailleurs, il est attendu que la qualité de la matière organique, c’est-à-dire en particulier son caractère biodégrable/bioassimilable, joue un rôle fondamental sur les taux de transferts du ¹⁴C aux organismes vivants.

Ce projet de recherche a deux principaux objectifs :

• Expliquer les niveaux de ¹⁴C mesuré dans l’environnement, en particulier la variabilité des fonds géochimiques, en considérant la nature des phases porteuses et de dilution (spéciation du ¹⁴C),

• Pour la phase organique particulaire, caractériser son caractère labile/réfractaire afin d’estimer des taux de transfert effectifs aux organismes vivants.

Les travaux de recherche s’appuieront :

• Sur des données environnementales déjà acquises par le laboratoire sur les sédiments, en particulier sur les résultats d’analyses en ¹⁴C et de caractérisation de la matière organique acquis (1) dans les sédiments de surface à l’échelle du bassin du Rhône (projet OSR5, 2018- 2020), et (2) au sein d’archives sédimentaires collectées en tête de bassin versant ainsi qu’à l’aval des grands fleuves nucléarisés français (projet ARCHEO 2017-2021, ANR TRAJECTOIRE in prep).

• Sur différents sites ateliers à instrumenter, afin d’étudier simultanément l’ensemble des phases porteuses et de dilution du ¹⁴C dans l’eau et les sédiments. Les uns afin de caractériser la spéciation du ¹⁴C d’origine exclusivement naturelle (trois affluents du Rhône aval : la Durance, riche en carbone organique fossile, ainsi que par opposition l’Ardèche et la Cèze) ; l’autre intègrera également les rejets de l’industrie nucléaire (linéaire du Rhône aval, Station SORA). Ces systèmes permettent en effet, sur une échelle spatiale restreinte, d’intégrer les différentes origines du ¹⁴C (naturelle/anthropique) ainsi qu’une grande diversité de phases porteuses ou de dilution. Les analyses de ¹⁴C seront réalisées par spectrométrie de masse ; les analyses concernant la caractérisation de la matière organique particulaire seront faites en collaboration avec l’université de Rouen.