Study of atmospheric tritium transfers in lettuce: kinetic study, equilibrium and organic incorporation during a continuous atmospheric exposure

Étude des transferts du tritium atmosphérique chez la laitue: étude cinétique, état d'équilibre et intégration du tritium sous forme organique lors d'une exposition atmosphérique continue

Cécile Boyer (1, 2)

1 LCE - Laboratoire Chrono-environnement (UMR 6249)
2 LCPR - Laboratoire de chimie physique et rayonnements (UMR E4)

This thesis has explored the mechanisms of tritium absorption and incorporation in a human-consumed plant, lettuce (Lactuca sativa L.), due to atmospheric exposure. Foliar uptake appears to play a key role in absorption of tritium as tissue free water tritium. Whatever the development stage and the light conditions, the specific activity in tissue free water reaches that of water vapour in air in several hours. The specific activity ratio is then about 0.4. The time to reach equilibrium in soil is over 24 hours in most cases: the specific activity ratio ranges then 0.01 to 0.26. Incorporation rate of tissue free water tritium as organically-bound tritium has been estimated to 0.13 to 0.16 % h-1 in average over the growing period of the plant, but marked variations are observed during growth. In particular, a significant increase appeared at the exponential growth stage. Deposition and diffusion of tritium in soil lead to significant OBT activities in soil. Results globally indicate equilibrium between the different environmental compartments (air, soil, plant). However, some experiments have revealed high OBT concentrations regarding atmospheric level exposure and ask for a possible phenomenon of local tritium accumulation in OBT for particular conditions of exposure.

Ce travail de thèse a concerné l'étude des phénomènes d'absorption et d'incorporation sous forme organique du tritium dans un végétal de consommation courante, la laitue (Lactuca sativa L.), en réponse à une exposition atmosphérique. Il apparaît que la voie foliaire joue un rôle primordial dans l'absorption du tritium au sein de l'eau tissulaire des plants. Quels que soient le stade de développement des plants et les conditions d'éclairement, le temps nécessaire pour atteindre l'équilibre des concentrations dans l'eau libre et dans la vapeur d'eau de l'air est de plusieurs heures ; le rapport des concentrations est alors de l'ordre de 0,4. Dans le sol, le temps de mise à l'équilibre dépasse généralement 24 heures ; le rapport des concentrations à l'état stationnaire est compris entre 0,01 et 0,26. Le taux d'incorporation du tritium de l'eau tissulaire sous forme organique est de l'ordre de 0,13 à 0,16 % h-1 en moyenne sur la durée de vie entière de la plante. Cependant, l'incorporation de l'OBT dépend fortement du stade de développement du végétal. La période de plus forte intégration du tritium sous forme organique correspond à la phase de croissance exponentielle des végétaux. Le dépôt et la diffusion du tritium dans le sol entrainent des activités significatives dans la fraction organique du sol. Les résultats obtenus vont globalement dans le sens d'une mise à l'équilibre des concentrations du tritium dans le végétal (eau libre et tritium organique) avec celles de l'environnement (atmosphère, sol). Certaines expériences ont néanmoins révélé des activités OBT anormalement élevées dans les laitues au regard des niveaux d'exposition et posent la question d'un possible phénomène d'accumulation locale du tritium dans la matière organique pour des conditions particulières d'exposition.

Mots clés: organically-bound tritium; model; kinetics

Mots clés: Lactuca sativa L.; tritium; tritium organiquement lié; absorption; incorporation; modèle; cinétique

Domaines: Physique [physics]

Cécile Boyer. Étude des transferts du tritium atmosphérique chez la laitue: étude cinétique, état d'équilibre et intégration du tritium sous forme organique lors d'une exposition atmosphérique continue. Physique [physics]. Université de Franche-Comté, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00464333⟩