Étude de la radioactivité naturelle dans le sol du sud tunisien

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.
S.
CHARNI
KHAYATI*,
A.
MAJOUBI*,
A.
GRAUBY***,
ABBES**,
H.A.
A.
GHARBI*,
(Manuscrit
RÉSUMÉ
ABOUDI*,
S.
MTIMET*
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.
ABSTRACT
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 e x p l o i t a t i o n s d e g i s e m e n t s d e m i n e r a i s r i c h e s e n u r a n i u m , a j o u t é e s a u d é v e l o p p e m e n t n u c l é a i r e d a n s le m o n d e , ont a u g m e n t é le r i s q u e
de pollution radioactive. Une protection contre ce genre
pose. Conscient de l'importance
de risques s'im-
d u p r o b l è m e , le g o u v e r n e m e n t
a d é j à l a n c é u n p r o g r a m m e q u i e n v i s a g e le d é v e l o p p e m e n t d e s
tunisien
études
d e l ' e n v i r o n n e m e n t r a d i o l o g i q u e e n c o l l a b o r a t i o n a v e c le C o m m i s s a r i a t
l'énergie
a t o m i q u e f r a n ç a i s et l ' A g e n c e
i n t e r n a t i o n a l e d e l'énergie
à
ato-
mique (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.
RADIOPROTECTION - VOL. 26 - 0033-8451/1991/11/$ 5.00/© Les Editions de Physique
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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H. CHARNI
La p r é s e n t e é t u d e a été e n t a m é e d a n s le bassin de G a f s a c o n n u , en
particulier, par s a richesse en g i s e m e n t s de p h o s p h a t e s caractérisés par
une t e n e u r m o y e n n e e n uranium d e 35 p p m . Il s'agit de faire l'inventaire
de la radioactivité g a m m a naturelle des différents niveaux g é o l o g i q u e s
de la z o n e p h o s p h a t é e . Les sols q u a t e r n a i r e s qui environnent les gisements de p h o s p h a t e ont montré un niveau radioactif relativement élevé.
Plus loin, la m ê m e 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 p e r m a n e n c e , occupées par un nuage de
poussières phosphatées plus o u moins épais selon les activités et la topographie des lieux ; sur certains quartiers, 7 à 9 g / m de poussières se
déposent quotidiennement [4]. Ce p h é n o m è n e 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
m ê m e région ont révélé des niveaux radioactifs relativement élevés ;
citons, en particulier, les sédiments argilo-gréseux du crétacé inférieur [3].
2
Pour étudier la répartition de la radioactivité naturelle dans les autres
faciès tels que les sols de sebkas, les sédiments argilo-gréseux du miopliocène, les sédiments carbonates et argileux du crétacé supérieur, une
série d'échantillons a été prélevée dans les différents niveaux géologiques.
M A T É R I E L S ET M É T H O D E S
1. M a t é r i e l s utilisés
- d é t e c t e u r germanium haute pureté (Type P) placé d a n s une
enceinte en p l o m b de faible activité,
- a n a l y s e u r multicanaux 4 0 9 6 C A N 8 0 0 0 CX, micro-ordinateur pour le
traitement i n f o r m a t i q u e des s p e c t r e s .
2.
Méthodes
Le bassin de G a f s a comporte les m i n e s d e p h o s p h a t e s qui sont r é p u tées radioactives et les bassins d u chott où la série crétacé inférieure a
é g a l e m e n t m o n t r é un bruit d e f o n d relativement élevé [3]. Un inventaire
r a d i o m é t r i q u e par spectrométrie a u t o p o r t é e et pédestre a permis de faire
une p r e m i è r e sélection des niveaux g é o l o g i q u e s radioactifs. Des a n a lyses g é o c h i m i q u e s des é l é m e n t s radioactifs ( U , K, Th) ont é g a l e m e n t
justifié le choix d e s prélèvements (fig. 1).
Les é c h a n t i l l o n s prélevés sont s é c h é s à l'étuve à 100 °C p e n d a n t
48 h, puis b r o y é s et conditionnés d a n s d e s geometries 500 c m . Les
n i v e a u x d'activité d e s échantillons sont g é n é r a l e m e n t faibles. Pour a m é liorer la statistique d e s résultats, le t e m p s de c o m p t a g e a été porté à
20 h. C e t e m p s est suffisant p o u r d o n n e r des informations sur l'activité
des émetteurs g a m m a .
3
Pour vérifier la précision des résultats, 3 0 % des échantillons ont été
a n a l y s é s d e u x fois sur le m ê m e détecteur et 28 autres ont fait l'objet
538
RADIOPROTECTION - VOL. 26 - N° 3 (1991)
RADIOACTIVITÉ NATURELLE DANS LE SOL DU SUD TUNISIEN
d ' i n t e r c o m p a r a i s o n a v e c d'autres laboratoires ( C E A de C a d a r a c h e , L M E I ,
Orsay, France).
Le bruit d e f o n d étant soustrait de c h a q u e m e s u r e d e s r a d i o n u c l é i d e s ,
la correction d e l'autoabsorption pour les faibles é n e r g i e s est faite selon
la m é t h o d e d e Philippot [2]. D a n s le calcul d e la c o n c e n t r a t i o n du
r a d i u m 2 2 6 , n o u s a v o n s t e n u c o m p t e d'une part d e la raie à 185 keV
c o m m u n e à l'uranium 2 3 5 et au r a d i u m 2 2 6 .
3. R é s u l t a t s et i n t e r p r é t a t i o n s
a) Résultats
L ' e n s e m b l e d e s résultats de m e s u r e s d e l'activité d e s é m e t t e u r s
g a m m a o b t e n u s aux différents points d e p r é l è v e m e n t est illustré par les
figures 2 à 6, l'activité m e s u r é e étant p r o p o r t i o n n e l l e à la surface du
d i s q u e . Les t a b l e a u x I et II r é s u m e n t les p r i n c i p a l e s d o n n é e s o b t e n u e s
d a n s la r é g i o n é t u d i é e . L a figure 7 illustre l'activité g a m m a totale et la
situation g é o g r a p h i q u e des principaux g i s e m e n t s d e
phosphates
(Redeyef, M e t l a o u i , M o u l a r e s , Mdhilla). Les t a b l e a u x IV et V r e p r é s e n t e n t
le débit d e d o s e e s t i m é d a n s la région é t u d i é e .
b)
Interprétation
Une c e r t a i n e h é t é r o g é n é i t é des résultats a été c o n s t a t é e au niveau de
cette r é g i o n . En effet, la répartition d e l'activité d e s r a d i o n u c l é i d e s
Ra,
U,
T h , K a et
C s n'est pas u n i f o r m e (figures 2 à 6), elle d é p e n d
d e la n a t u r e lithologique d u point p r é l e v é . A u v o i s i n a g e d e s g i s e m e n t s d e
p h o s p h a t e s , la distribution de
R a et
U (figures 2 et 3) m o n t r e u n e
a u g m e n t a t i o n locale d u niveau d e la radioactivité g a m m a . En effet, il y a
u n e c o n t a m i n a t i o n de ces régions par t r a n s p o r t éolien d ' é l é m e n t s polluants p r o v e n a n t d e s m i n e s d e p h o s p h a t e s . Loin d e s g i s e m e n t s de p h o s p h a t e s , la m ê m e n a t u r e du sol ne p r é s e n t e pas u n e radioactivité é l e v é e .
2 2 6
2 3 8
2 3 2
4 0
1 3 7
2 2 6
2 3 8
L'activité c o m p a r é e d e s r a d i o n u c l é i d e s d a n s le sol (tableaux I et II)
m o n t r e q u e la radioactivité d u e a u K est p r é p o n d é r a n t e .
4 0
TABLEAU I
A c t i v i t é s m a s s i q u e s m o y e n n e s d a n s le milieu naturel
e n p r é s e n c e des g i s e m e n t s de p h o s p h a t e s (Bq/kg)
Nombre d'analyses
27
Statistiques
Min
Max
STD
226Ra
232
T h
40
K
238u
34
17
225
36
7
80
22,3
5
30
7,4
5
405
113
7
130
28
RADIOPROTECTION - VOL. 26 - N° 3 (1991)
1 3 7
Cs
4
0
30
8,8
539
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TABLEAU II
Activités massiques m o y e n n e s d a n s le milieu naturel
e n d e h o r s des g i s e m e n t s de p h o s p h a t e s (Bq/kg)
Nature
du sol
Nombre
d'analyses
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
7
80
19,6
11
6
33
13,9
5,5
2 2 6
Statistique
Min
Max
Moy
STD
Ra
232
Th
40
238y
K
1 3 7
3
96
19,2
13,2
7
420
203
99
Cs
0
46
5,7
10,2
TABLEAU III
4 0
2 3 8
Activités massiques m o y e n n e s du sol e n K ,
Th
et débits de d o s e s calculés à 1 m a u - d e s s u s du sol (d'après U N S C E A R , 1977)
Série naturelle
Débit de dose
par unité d'activé
( 1 0 - Gy/h/Bq)
Activité massique
moyenne.
(Bq/kg)
Débit de dose
absorbée dans l'air
( 1 0 - Gy/h)
0,43
370 (100 - 700)
1,6 ( 0 , 4 - 3)
1 0
40
K
238y
232
T n
8
4,27
25 ( 1 0 - 50)
1,1 ( 0 , 4 - 2,1)
6,26
25 (7 - 50)
1,5 ( 0 , 4 - 3 , 1 )
TABLEAU IV
Estimation du débit d e dose dans la région phosphatée (bassin de Gafsa)
Radionucléides
40
K
2381I
232
540
T h
Activité massique
moyenne
(Bq/kg)
228
(5-480)
Débit de dose absorbée
dans l'air calculée à 1 m
( 1 0 - Gy/h)
8
1
(0,02 - 2)
40 (7 - 130)
1,7 ( 0 , 0 3 - 5 , 5 )
15
1
(3-30)
(0,2-1,9)
RADIOPROTECTION - VOL. 26 - N° 3 (1991)
RADIOACTIVITÉ NATURELLE DANS LE SOL DU SUD TUNISIEN
TABLEAU V
E s t i m a t i o n d u débit d e d o s e en l'absence d e g i s e m e n t en p h o s p h a t e s
Activité massique
moyenne
(Bq/kg)
Radionucléides
40K
203
238y
232
(7-420)
19 ( 3 - 9 6 )
6
T n
(3-46)
Débit de dose absorbée
dans l'air
( 1 0 - Gy/h)
8
1
(0,03-1,8)
0,8
(0,1 - 4)
0,4
(0,2 - 3)
Q u a n t à la radioactivité artificielle, elle est tout j u s t e quantifiable d a n s
les a l l u v i o n s r é c e n t e s o u a n c i e n n e s (facteurs d'érosion) et partout
ailleurs n é g l i g e a b l e . Le c é s i u m 137 est d o m i n a n t , il est é v e n t u e l l e m e n t
d û aux e x p l o s i o n s et e s s a i s n u c l é a i r e s q u i ont pollué e n partie l'atmosphère terrestre.
Etant d o n n é l'absence de c é s i u m 134 au m o m e n t d e s m e s u r e s d a n s
le bassin d e G a f s a , l'influence d e l'accident de T c h e r n o b y l peut être écartée.
Les r é s u l t a t s d u c a l c u l de d é b i t s d e d o s e (tableaux IV et V) m o n t r e n t
q u e la c o n t r i b u t i o n d e la f a m i l l e
U a u débit d e d o s e est plus import a n t e d a n s la r é g i o n p h o s p h a t é e . En effet, le débit d e d o s e a b s o r b é d a n s
l'air est d e 1,7.10~ G y / h (tableau III) [1]. C e p e n d a n t , cette a u g m e n t a t i o n
d e la r a d i o a c t i v i t é reste faible.
2 3 8
8
CONCLUSION
L e s r é s u l t a t s d e s m e s u r e s relatives à la radioactivité naturelle d a n s le
s u d t u n i s i e n m o n t r e n t q u e les v a l e u r s d e s d i f f é r e n t e s c o m p o s a n t e s
( Ra,
U,
Th,
K , et
C s ) p r é s e n t e n t d e s v a r i a t i o n s significatives s e l o n les l i e u x . C e p e n d a n t , au v o i s i n a g e d e s g i s e m e n t s d e p h o s p h a t e , la r a d i o a c t i v i t é d u e à
R A et à
U est é l e v é e , e n raison d e la
p r é s e n c e e n p e r m a n e n c e , , a u - d e s s u s d e s m i n e s , d'un n u a g e e m p o u s siéré c o n t e n a n t d e s é l é m e n t s polluants q u i , s o u s l'effet d u v e n t , s o n t
t r a n s p o r t é s v e r s les r é g i o n s a v o i s i n a n t e s .
2 2 6
2 3 8
2 3 2
4 0
1 3 7
2 2 6
2 3 8
N o u s a j o u t o n s , par ailleurs, q u e le sol t u n i s i e n d a n s le b a s s i n de
G a f s a est f a i b l e m e n t t o u c h é par la pollution r a d i o a c t i v e artificielle q u i
peut être a t t r i b u é e aux e x p l o s i o n s n u c l é a i r e s d a n s
l'atmosphère.
L'Influence d e l'accident d e T c h e r n o b y l reste a b s e n t e d a n s cette r é g i o n .
RADIOPROTECTION - VOL. 26 - N° 3 (1991)
541
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 C E A - R - 5 1 6 4 , 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.
542
RADIOPROTECTION - VOL. 26 - N° 3 (1991)
-1
RADIOPROTECTION - VOL. 26 - N° 3 (1991)
LUD Marne et argile à boules
jaunes ou (calcaire et silex).
Calcaire, marnes, gypse.
£23 Calcaire, marnes, argile.
MIO PLIO Continentale,
¡:7;v] conglomérats, sable et argile.
Sebknas.
Bourrelets éoliennes
(dépressions récentes).
Alluvions recentes ou anciennes
(calcaires ou gypseuses).
RADIOACTIVITE NATURELLE DANS LE SOL DU SUD TUNISIEN
co
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C
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o
3
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S
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o
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0)
w
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.*>
a:
o.
5
u.
543
Echelle (en Bq/kg)
Valeur Min = 7
Valeur Max = 94
544
Fig. 2 - Représentation de l'activité du radium 226 aux différents points de prélèvement
Centre national de radioprotection
Analyse du sol tunisien
Région Gafsa - Tozeur
Année 1988
H. CHARNI
RADIOPROTECTION - VOL. 26 - N° 3 (1991)
Echelle (en Bq/kg)
Valeur Min = 3
Valeur Max =130
RADIOPROTECTION - VOL. 26
N° 3 (1991)
Année 1988
Fig. 3 - Représentation de l'activité de l'uranium 238 aux différents points de prélèvement
Centre national de radioprotection
Analyse du sol tunisien
Région Gafsa - Tozeur
RADIOACTIVITÉ NATURELLE DANS LE SOL DU SUD TUNISIEN
545
Echelle (en Bq/kg)
Valeur Min = 0
Valeur Max = 33
546
Année 1988
Fig. 4 — Représentation de l'activité du thorium 232 aux différents points de prélèvement
Centre national de radioprotection
Analyse du sol tunisien
Région Gafsa - Tozeur
H. CHARNI
RADIOPROTECTION - VOL. 26 - N° 3 (1991)
Echelle (en Bq/kg)
Valeur Min = 5
Valeur Max = 480
RADIOPROTECTION - VOL. 26 - N° 3 (1991)
Année 1988
Fig.5 - Représentation de l'activité du potassium 40 aux différents points de prélèvement
Centre national de radioprotection
Analyse du sol tunisien
Région Gafsa - Tozeur
RADIOACTIVITÉ NATURELLE DANS LE SOL DU SUD TUNISIEN
547
Echelle (en Bq/kg)
Valeur Min = 0
Valeur Max = 46
548
Fig. 6 - Représentation de l'activité du césium 137 aux différents points de prélèvement
Centre national de radioprotection
Analyse du sol tunisien
'
Région Gafsa - Tozeur
Année 1988
H. CHARNI
RADIOPROTECTION - VOL. 26 - N° 3 (1991)
RADIOPROTECTION - VOL. 26 - N° 3 (1991)
Centre national de radioprotection
Analyse du sol tunisien
Région Gafsa - Tozeur
26
232
40
Fig. 6 - Représentation de l'activité gamma totale des radioéléments ^ Ra, Th, K,
Activité en Bq/kg de soil
U et
238
Cs)
137
*\nnée 1988
RADIOACTIVITÉ NATURELLE DANS LE SOL DU SUD TUNISIEN