Conséquences environnementales liées aux substances radioactives Colloque IRSN/MEN : « Radioactivité et risques : aspects sanitaires, environnementaux et gestion des déchets » Session « Santé et Environnement » ENSAM, Paris 12 janvier 2006 Rodolphe GILBIN Laboratoire de Radioécologie et Ecotoxicologie, Cadarache Direction de l’Environnement et de l’Intervention Service d’Étude du Comportement des Radionucléides dans les Écosystèmes

Conséquences environnementales liées aux substances radioactives Que connaît-on des effets des substances radioactives sur l’environnement ? Quels critères de protection de l’environnement ? Vers une méthode d’évaluation du risque à l’environnement robuste et opérationnelle Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 2/16

Conséquences environnementales liées aux substances radioactives Que connaît-on des effets des substances radioactives sur l’environnement ? Quels critères de protection de l’environnement ? Vers une méthode d’évaluation du risque à l’environnement robuste et opérationnelle Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 3/16

Conséquences environnementales //que connaît-on des effets des rayonnements ionisants? Doses létales (aiguës, Gy) reportées dans la littérature (Blaylock et al., 1996) 100 101 102 103 104 Mammifères Oiseaux Plantes supérieures Poissons Amphibiens Reptiles Crustacés Insectes Mousses, lichens, algues Bactéries Protozoaires Mollusques Virus Dose létale aiguë (Gy) Complexité biologique (quantité d’ADN/cellule) Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 4/16

Conséquences environnementales //que connaît-on des effets des rayonnements ionisants? Effets chroniques (µGy.h-1) reportés dans la base de données EPIC µGy.h-1 10-2 10-1 100 101 102 104 105 Bruit de fond naturel cytogéniques Effets chroniques in situ reportés sur les sublétaux reproduction Espérance de vie Croissance mortalité vertébrés, invertébrés et végétaux 103 Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 5/16

Mousses, lichens, algues Conséquences environnementales //l’exemple de Tchernobyl (avr. 1986) Zone de dommages mineurs < 200 < 1 Zone « effets moyens » 120km2 > 500 > 5 Zone « sublétale » 38km2 > 10 > 2000 Zone « létale » 4km2 > 100 > 5000 100 101 102 103 104 Mammifères Oiseaux Plantes supérieures Poissons Amphibiens Reptiles Crustacés Insectes Mousses, lichens, algues Bactéries Protozoaires Mollusques Virus Effets aigus (Gy) 15-60 jours après 10-2 10-1 100 101 102 103 104 105 Bruit de fond naturel cytogéniques sublétaux reproduction Espérance de vie Croissance mortalité Effets chroniques (µGy.h-1) Oct. 1990 Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 6/16

Conséquences environnementales //niveaux guides proposés 10 100 50 400 1000 Mammifères, amphibiens et reptiles terrestres (Thompson, 1999) Animaux terrestres (IAEA, 1992 ; USDOE, 2002) Oiseaux terrestres, poissons (Thompson, 1992) Invertébrés benthiques (Thompson, 1999) Plantes terrestres, org. aquatiques (NCRP, 1991 ; IAEA, 1992 ; USDOE, 2002) Océan profond (AIEA 1988) 40 < 200 10-2 10-1 100 101 102 103 104 105 Bruit de fond naturel cytogéniques sublétaux reproduction Espérance de vie Croissance mortalité > 500 > 2000 > 5000 Effets chroniques (µGy.h-1) Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 7/16

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Critères de protection de l’environnement //évolution des pratiques et enjeux actuels Historique (CIPR, 1991) postulat « si l’homme est protégé, les autres espèces ne sont pas en danger » Objections :  Ne s’applique pas aux écosystèmes où l’homme est absent (ex. fonds marins) et pourrait ne pas être valable à toutes les échelles de temps et d’espace  Manque d’harmonisation avec les préoccupations actuelles de protection de l’environnement (habitats, biodiversité, prévention des pollutions)  Absence de méthodes éprouvées et de critères spécifiques pour la protection de l’environnement  Difficultés à apporter des réponses objectives à un questionnement fort et récurent - associé aux diverses utilisations de la radioactivité et à l’accroissement du stock de déchets radioactifs qui en résulte - compte tenu des évolutions réglementaires nationales et internationales (convention OSPAR, directive cadre européenne sur l’eau) - dans un contexte national unique (fortement nucléarisé) Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 9/16

Critères de protection de l’environnement //vers des situations d’exposition chronique à faible dose Des connaissances sur les effets dans un contexte accidentel, ou au laboratoire par irradiation externe g Aucune preuve d’effet en situation de fonctionnement normal des installations (+ post-accidentel)  Stratégies de surveillance et connaissances non adaptées pour détecter des effets à l’échelle des populations, communautés et écosystèmes  une exposition chronique à faible dose par des émetteurs a et b Des lacunes à combler sur :  L’estimation des expositions - la distribution des radionucléides dans l’environnement n’est ni homogène, ni à l’équilibre (dynamique des cycles biogéochimiques) - les processus de bioaccumulation des émetteurs a et b  Des critères de protection spécifiques (propagation des effets de l’individu à la population, aux communautés et aux écosystèmes)  Les effets par des expositions internes chroniques à faible niveau des émetteurs a et b et la prise en compte des effets chimiotoxiques Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 10/16

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Caractérisation du risque à l’environnement //les composantes de base Formulation du problème Analyse de l’exposition (transferts, dosimétrie) Bq/L ou Bq/kg ou Gy ou Gy.temps-1 Analyse des effets (relation dose-effets, critère de protection) Gy ou Gy.temps-1 – PNED(R) ou rétrocalcul de l’activité dans le milieu à partir d’un organisme de réf. (air, eau, sédiment, sol) Risque R = Exposition/PNED(R) Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 12/16

Modèles dosimétriques Concentrations (Bq/vol. ou masse) Caractérisation du risque à l’environnement // les étapes de l’analyse des expositions SOURCES Modèles de transferts à l’équilibre Kds FCs FBCs ECOSYSTEMES Modèles dosimétriques Organismes de référence DPUCs internes DPUCs externes Budget temps Concentrations (Bq/vol. ou masse) Dose d’exposition (Gy ou Gy/temps) dans le milieu dans l’organisme RWE Pondération par type de rayonnement (a, b, g) Kd FC FBC Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 13/16

Traitement statistique (ex. SSD) Caractérisation du risque à l’environnement // les étapes de l’analyse des effets SOURCES ECOSYSTEMES EFFETS (retation dose-réponse) n espèces n effets 100 % 50 % 10 % Dose (Gy ou µGy/h) effet EDR10 PNED(R) Dose sans effet (Gy ou Gy/temps) Traitement statistique (ex. SSD) Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 14/16

Concentrations (Bq/vol. ou masse) Caractérisation du risque à l’environnement // les étapes de l’analyse des expositions SOURCES ECOSYSTEMES EFFETS (retation dose-réponse) Concentrations (Bq/vol. ou masse) dans le milieu dans l’organisme Kd FC FBC DPUC Interne/externe Budget temps Dose d’exposition (Gy ou Gy/temps) RISQUE Dose sans effet (Gy ou Gy/temps) Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 15/16

Conclusion Ces méthodes d’évaluation du risque associé aux RNs sont en cours de développement. Cette phase de conception doit être suivie d’une phase d’application à des sites réels. Les connaissances actuelles peuvent être utilisées au sens de l’évaluation du risque environnemental mais il existe d’importantes lacunes. conception de modèles d’extrapolation du domaine de validité des connaissances actuelles aigu  chronique externe  interne individu  population extrapolation d’une espèce à l’autre… - Acquisition de connaissances pour combler des lacunes sur les mécanismes mis en jeu et/ou le devenir et les effets radionucléide- ou site-dépendant dans le domaine d’exposition chronique (ERICA, Envirhom) Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 16/16

// plus d’informations sur… « Protection de l’environnement » Document de doctrine et synthèse http://www.irsn.org/ Programme Européen ERICA Risques des substances radioactives pour l’environnement http://www.erica-project.org CIPR http://www.icrp.org NEA http://www.nea.fr (OCDE) Colloque IRSN/MEN – ENSAM Paris, 12 janvier 2006 17/16