Étude de la radioactivité naturelle dans le sol du sud

Radioprotection 1991 Vol. 26, n°3, pages 537 à 549

note technique Étude de la radioactivité naturelle

dans le sol du sud tunisien Région de Gafsa Tozeur

H. CHARNI MAJOUBI*, A. ABBES**, A. ABOUDI*,

S. KHAYATI*, A. GRAUBY***, H.A. GHARBI*, S. MTIMET*

(Manuscrit reçu le 11 mai 1990)

La présence des mines de phosphate à teneur moyenne en uranium de l'ordre de 3 5 ppm dans le bassin de Gafsa au Sud de la Tunisie pourrait entraîner des modifications de la radioactivité gamma des régions avoisinantes. Pour vérifier cette hypothèse nous avons procédé à des mesures comparatives sur différents types d'environnements géologiques dans la région. Ensuite, nous avons essayé d'établir le niveau de la radioactivité gamma naturelle. Ainsi, nous avons remarqué que l'influence des gisements de phosphate sur la radioactivité ambiante des secteurs environnants existe mais reste faible. The phosphate mines in the south of Tunisia with 3 5 ppm of uranium could involve an alteration of the natural radioactivity in the nearest areas. To verify this hypothesis, many samples of ground were examined and the level of gamma radioactivity was measured. The environmental radioactivity is but slightly affected by the mines.

INTRODUCTION

Les exploi tat ions de g isements de minerais r iches en uranium, a joutées au déve loppement nucléaire dans le monde, ont augmenté le r isque de pol lut ion radioact ive. Une protect ion contre ce genre de r isques s' impose. Consc ient de l ' importance du prob lème, le gouvernement tunis ien a déjà lancé un p rogramme qui env isage le déve loppement des é tudes de l 'environnement radiologique en col laborat ion avec le Commissar ia t à l 'énergie a tomique français et l 'Agence internat ionale de l 'énergie atomique (AIEA).

* Centre national de radioprotection, Hôpital d'enfants, place Bob Saadoun, Tunis, Tunisie. ** Office national des mines Tunisie. *** Commissariat à l'énergie atomique, Institut de protection et de sûreté nucléaire (IPSN), Service d'études et de recherches sur les transferts dans l'environnement, Centre d'études de Cadarache, 13108 Saint-Paul-lez-Durance Cedex 147.

RÉSUMÉ

ABSTRACT

RADIOPROTECTION - VOL. 26 - 0033-8451/1991/11/$ 5.00/© Les Editions de Physique 537

Article published by EDP Sciences and available at http://www.radioprotection.org or http://dx.doi.org/10.1051/radiopro/1991019

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http://www.radioprotection.org

http://dx.doi.org/10.1051/radiopro/1991019

H. CHARNI

La présente étude a été entamée dans le bassin de Gafsa connu, en particulier, par sa r ichesse en g isements de phosphates caractér isés par une teneur moyenne en uranium de 35 ppm. Il s'agit de faire l ' inventaire de la radioact iv i té gamma naturel le des différents niveaux géologiques de la zone phosphatée. Les sols quaternaires qui environnent les gisements de phosphate ont montré un niveau radioactif relat ivement élevé. Plus loin, la même nature de sol s'est révélée moins radioactive.

L'exploitation des gisements de phosphates faite, en partie, à ciel ouvert pourrait être à l'origine de cette élévation. En effet, le climat étant sec et aride, les zones minières sont, en permanence, occupées par un nuage de poussières phosphatées plus ou moins épais selon les activités et la topographie des lieux ; sur certains quartiers, 7 à 9 g / m 2 de poussières se déposent quot idiennement [4]. Ce phénomène pourrait être responsable d'une pollution relative des sols environnants. A part la série phosphatée, d'âge éocène, radioactive, d'autres formations géologiques situées dans la même région ont révélé des niveaux radioactifs relativement élevés ; citons, en particulier, les sédiments argilo-gréseux du crétacé inférieur [3].

Pour étudier la répartition de la radioactivité naturelle dans les autres faciès tels que les sols de sebkas, les sédiments argilo-gréseux du mio-pliocène, les sédiments carbonates et argileux du crétacé supérieur, une série d'échanti l lons a été prélevée dans les différents niveaux géologiques.

MATÉRIELS ET MÉTHODES

1. Matér ie ls uti l isés

- détecteur germanium haute pureté (Type P) placé dans une enceinte en p lomb de faible act ivi té,

- analyseur mult icanaux 4096 CAN 8000 CX, micro-ordinateur pour le t ra i tement informat ique des spectres.

2 . Mé thodes

Le bassin de Gafsa comporte les mines de phosphates qui sont réputées radioact ives et les bassins du chott où la série crétacé inférieure a également montré un bruit de fond relat ivement élevé [3]. Un inventaire radiométr ique par spectrométr ie autoportée et pédestre a permis de faire une première sélect ion des niveaux géologiques radioactifs. Des analyses géoch imiques des é léments radioacti fs (U, K, Th) ont également justi f ié le choix des prélèvements (fig. 1).

Les échant i l lons prélevés sont séchés à l'étuve à 100 °C pendant 48 h, puis broyés et condit ionnés dans des geometr ies 500 c m 3 . Les niveaux d'activité des échanti l lons sont généralement faibles. Pour améliorer la stat ist ique des résultats, le temps de comptage a été porté à 20 h. Ce temps est suffisant pour donner des informations sur l'activité des émet teurs g a m m a .

Pour vérif ier la précision des résultats, 30 % des échanti l lons ont été ana lysés deux fois sur le même détecteur et 28 autres ont fait l'objet

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RADIOACTIVITÉ NATURELLE DANS LE SOL DU SUD TUNISIEN

d ' in tercompara ison avec d'autres laboratoires (CEA de Cadarache, LMEI , Orsay, France) .

Le bruit de fond étant soustrait de chaque mesure des radionucléides, la correct ion de l 'autoabsorpt ion pour les faibles énerg ies est faite selon la méthode de Phi l ippot [2]. Dans le calcul de la concentrat ion du radium 226 , nous avons tenu compte d'une part de la raie à 185 keV c o m m u n e à l 'uranium 235 et au radium 226.

3. Résul tats et interprétat ions

a) Résultats

L'ensemble des résultats de mesures de l'activité des émetteurs g a m m a ob tenus aux di f férents points de pré lèvement est i l lustré par les f igures 2 à 6, l 'activité mesurée étant proport ionnel le à la surface du d isque. Les tab leaux I et II résument les pr incipales données obtenues dans la région étudiée. La f igure 7 il lustre l 'activité g a m m a totale et la si tuat ion géograph ique des pr incipaux g isements de phosphates (Redeyef, Met laou i , Moulares, Mdhi l la). Les tab leaux IV et V représentent le débit de dose es t imé dans la région étudiée.

b) Interprétation

Une cer ta ine hétérogénéi té des résultats a été consta tée au niveau de cette région. En effet, la répart i t ion de l'activité des radionuclé ides 2 2 6 R a , 2 3 8 U , 2 3 2 T h , 4 0 K a et 1 3 7 C s n'est pas un i forme (f igures 2 à 6), elle dépend de la nature l i thologique du point pré levé. Au vo is inage des g isements de phosphates , la distr ibut ion de 2 2 6 R a et 2 3 8 U (f igures 2 et 3) montre une augmenta t ion locale du niveau de la radioact iv i té g a m m a . En effet, il y a une contaminat ion de ces régions par t ransport éol ien d 'é léments polluants provenant des mines de phosphates . Loin des g isements de phosphates, la m ê m e nature du sol ne présente pas une radioact iv i té é levée.

L'activité comparée des radionuclé ides dans le sol ( tableaux I et II) montre que la radioact iv i té due au 4 0 K est prépondérante .

TABLEAU I Activi tés massiques moyennes dans le milieu naturel

en présence des gisements de phosphates (Bq/kg)

Nombre d'analyses 226Ra 2 3 2 T h 4 0 K 238u 1 3 7 C s

27 34 17 225 36 4

Stat is t iques Min 7 5 5 7 0 Max 80 30 405 130 30 STD 22,3 7,4 113 28 8,8

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H. CHARNI

TABLEAU II Activités massiques moyennes dans le milieu naturel

en dehors des gisements de phosphates (Bq/kg)

Nature du sol

Nombre d'analyses

2 2 6 R a 232 T h 4 0 K 238y 1 3 7 C s

Argile 47 23 25 263 22 9

Calcaire 16 15 12 65 15 3

Marne 22 22 16 221 22 5

Sable 18 14 11 150 12 4

Stat ist ique Min Max Moy STD

7 80 19,6 11

6 33 13,9

5,5

7 420 203

99

3 96 19,2 13,2

0 46

5,7 10,2

TABLEAU III Activités massiques moyennes du sol en 4 0 K , 2 3 8 T h

et débits de doses calculés à 1 m au-dessus du sol (d'après UNSCEAR, 1977)

Série naturelle Débit de dose

par unité d'activé ( 1 0 - 1 0 Gy/h/Bq)

Activité massique moyenne. (Bq/kg)

Débit de dose absorbée dans l'air

(10- 8 Gy/h)

4 0 K 0,43 370 (100 - 700) 1,6 ( 0 , 4 - 3)

238y 4,27 25 ( 1 0 - 50) 1,1 ( 0 , 4 - 2,1)

2 3 2 T n 6,26 25 (7 - 50) 1,5 (0 ,4 -3 ,1 )

TABLEAU IV Estimation du débit de dose dans la région phosphatée (bassin de Gafsa)

Radionucléides Activité massique

moyenne (Bq/kg)

Débit de dose absorbée dans l'air calculée à 1 m

(10- 8 Gy/h)

4 0 K 228 ( 5 - 4 8 0 ) 1 (0,02 - 2)

2381I 40 (7 - 130) 1,7 (0 ,03 -5 ,5 )

2 3 2 T h 15 ( 3 - 3 0 ) 1 ( 0 , 2 -1 ,9 )



TABLEAU V Estimation du débit de dose en l'absence de gisement en phosphates

Radionucléides Activité massique

moyenne (Bq/kg)

Débit de dose absorbée dans l'air

(10 - 8 Gy/h)

40K 203 ( 7 - 4 2 0 ) 1 (0 ,03 -1 ,8 )

238y 19 ( 3 - 9 6 ) 0,8 (0,1 - 4)

2 3 2 T n 6 ( 3 - 4 6 ) 0,4 (0,2 - 3)

Quant à la radioact iv i té art i f iciel le, el le est tout juste quant i f iable dans les al luv ions récentes ou anc iennes ( facteurs d'érosion) et partout ai l leurs nég l igeable . Le cés ium 137 est dominant , il est éventue l lement dû aux exp los ions et essais nucléaires qui ont pol lué en part ie l 'atmosphère ter rest re.

Etant donné l 'absence de cés ium 134 au moment des mesures dans le bassin de Gafsa , l ' influence de l'accident de Tchernoby l peut être écartée.

Les résul tats du calcul de débi ts de dose (tableaux IV et V) montrent que la cont r ibut ion de la fami l le 2 3 8 U au débit de dose est plus importante dans la région phosphatée. En effet, le débit de dose absorbé dans l'air est de 1,7.10~ 8 Gy/h ( tableau III) [1]. Cependant , cette augmenta t ion de la radioact iv i té reste faible.

C O N C L U S I O N

Les résul tats des mesures relat ives à la radioact iv i té naturel le dans le sud tunis ien montrent que les valeurs des di f férentes composan tes ( 2 2 6 R a , 2 3 8 U , 2 3 2 T h , 4 0 K , et 1 3 7 C s ) présentent des var iat ions signi f icat ives selon les l ieux.Cependant , au vo is inage des g isements de phosphate, la radioact iv i té due à 2 2 6 R A et à 2 3 8 U est é levée, en raison de la présence en pe rmanence , , au-dessus des mines, d 'un nuage empous-siéré con tenan t des é léments pol luants qu i , sous l'effet du vent, sont t ranspor tés ve rs les régions avois inantes.

Nous a joutons, par ai l leurs, que le sol tunis ien dans le bassin de Gafsa est fa ib lement touché par la pol lut ion radioact ive art i f iciel le qu i peut être at t r ibuée aux explos ions nucléaires dans l 'a tmosphère. L' Inf luence de l 'accident de Tchernoby l reste absente dans cette rég ion.


H. CHARNI

BIBLIOGRAPHIE

[1] COMITÉ SCIENTIFIQUE DES NATIONS UNIES POUR L'ÉTUDE DES EFFETS DES RAYONNEMENTS IONISANTS (UNSCEAR). - Irradiation due aux explosions nucléaires - . New York : Nations unies, 1988.

[2] L. FOULQUIER, J.C. PHILLIPOT. Métrologie de l'environnement, échantillonage et préparation d'organismes d'eau douce. Mesure des radionucléides émetteurs gamma. Rapport CEA-R-5164, 1982.

[3] Rapport géologique sur l'Atlas méridional. Compagnie de Gafsa, Groupe de Géologues de CPG, Tunisie, 1979.

[4] B. SALAH HAMZA FAOUZIA. Risques radiques et profil sanitaire d'une population de travaileurs dans les mines de phosphate de Metlaoui (Tunisie). Thèse, Médecine, Tunis, 1987.

[5] S. SASSI. La sédimentation phosphatée au Paléocène dans le Sud et le Centre Ouest de la Tunisie. Thèse d'Etat, Université de Paris sud, 1974.


RADIOACTIVITE NATURELLE DANS LE SOL DU SUD TUNISIEN

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