Radionucléides naturels et risques

Dans leur article « Deux siècles depuis la découverte de l’élément chimique uranium” (1989), V. Omaljev et A. Antonovic ont écrit comme suit: « L’uranium est aujourd’hui chargé d’un lourd fardeau de culpabilité pour la pollution radioactive actuelle et future de la planète. Les incertitudes concernant d’éventuels changements mutagènes (incontrôlés) chez les organismes vivants, l’homme avant tout, sont particulièrement inquiétantes. Les enquêtes biologiques et médicales systématiques sur cette question à des fins pratiques n’ont commencé qu’après le bombardement atomique du Japon, et une période de 45 ans est trop courte pour voir le long terme. risque. »Les auteurs se demandent si cela signifie la fin de la règle de l’uranium.

Avec les questions économiques et d’autres questions mondiales, la sécurité est certainement une préoccupation urgente, et la plupart des gens la considèrent comme le problème le plus alarmant de nos jours. Si les centrales nucléaires se révèlent défectueuses pour quelque raison que ce soit et que des substances radioactives se dégagent de l’environnement ou si des essais nucléaires sont effectués et que des armes nucléaires sont utilisées à grande échelle, les conséquences pourraient être catastrophiques. Au niveau actuel de la civilisation, le monde moderne est de plus en plus destructeur et les conséquences se rapprochent malheureusement de plus en plus d’un état de catastrophe. Nous ne notons que ce qui a été fait récemment à la population et à l’environnement de l’Iraq, de la Yougoslavie et de la Bosnie-Herzégovine par des dizaines de tonnes d’uranium appauvri utilisées dans la fabrication de projectiles.

La composante anthropique du fond de rayonnement de la biosphère est ce qui a soulevé cette question globale. Cependant, même après la cessation éventuelle de la règle de l’uranium, il resterait un groupe de radionucléides naturels présentant tous les risques potentiels pour la santé humaine54. Selon les résultats des études réalisées à ce jour, le rayonnement naturel de la lithosphère (biosphère) est responsable d’un quart de la charge totale de rayonnement de base de tous les êtres vivants. Pour être précis, le rôle des radionucléides naturels et de leur rayonnement en tant que sources de risque de rayonnement pour la biocénose est présent depuis le début de la vie sur Terre. Ainsi, les radionucléides naturels ont non seulement affecté l’évolution des organismes vivants, mais ont également influencé la dynamique d’équilibre des systèmes écologiques.

Contrairement aux fortes doses de rayonnements ionisants produites principalement par des radionucléides fabriqués, il est assez logique de maintenir que dans le cas de soi–disant petites doses, c’est-à-dire des doses qui ne provoquent pas de symptômes cliniques mais qui ont une action bionégative distincte, les sources naturelles de rayonnements radioactifs jouent un rôle prépondérant. On sait que les opinions des radiobiologistes sont très partagées sur l’effet des petites doses. Pourtant, de nombreux auteurs affirment qu’une légère augmentation du rayonnement absorbé augmente la probabilité de cataracte, augmente l’incidence des maladies dues aux radiations, contribue à la formation de tumeurs, raccourcit l’espérance de vie et ralentit le développement fœtal dans l’utérus de la mère. Suite à l’engagement d’experts mondiaux sur un projet international au cours de la période 1980 – 1984, il a été conclu (entre autres) que: 1) de petites doses de rayonnements ionisants ert action bionégative distincte (mine en gras – M.K.); 2) l’action bionégative de petites doses de rayonnement ionizinq est conforme à une dépendance linéaire sans seuil; 3) comme il est impossible d’isoler de petites doses de rayonnement ionisant parmi un grand nombre de facteurs cancérigènes, il est nécessaire d’empêcher l’augmentation du niveau de tous les facteurs indiqués; et 4) nous devons surveiller en permanence la charge de rayonnement de la population tout au long de la chaîne alimentaire, y compris les plantes cultivées, le bétail et les aliments d’origine végétale et animale.

La géologie médicale peut apporter une grande contribution à l’établissement de conditions préalables naturelles à l’apparition de petites doses de rayonnements ionisants dans les roches, le sol et l’eau, et à la planification de mesures conçues pour abaisser le niveau de facteurs cancérigènes. Cela est d’autant plus vrai que la teneur en éléments radioactifs dans l’environnement naturel n’est pas toujours la même et que les organismes habitant une région donnée sont exposés à des rayonnements radioactifs de force variable: plus élevés dans certains cas, moins élevés dans d’autres. Nous allons donc nous attarder dans le texte à suivre sur certains facteurs géologiques qui méritent une attention particulière.

La première et très importante étape de l’étude d’une région d’intérêt consiste à y isoler des roches et des formations uranifères. Nous avons déjà discuté des types de roches (telles que les granites acides) qui sont des porteurs potentiels de radionucléides. Cependant, il n’a pas été souligné que les formations géologiques contenant de l’uranium pouvaient potentiellement englober d’énormes zones et augmenter ainsi la charge de rayonnement naturel d’un grand nombre de personnes. Ainsi, des schistes riches en substances organiques et en uraninite (par exemple, la formation de Chittanunga dans les États de l’Alabama et du Kentucky, couvrant une superficie de l’ordre de 100 000 km2) se produisent dans de nombreuses régions du monde. Aux États–Unis, la formation de Phosphoria (dépôts de phosphate contenant 0,003 à 0,03% d’uranium) et d’autres formations sur le plateau du Colorado et dans l’est de l’Utah, le nord-est de l’Arizona et le nord-ouest du Nouveau-Mexique englobent une superficie encore plus grande. La formation de Francevillien au Gabon couvre une superficie d’environ 35 mille km2. Lorsqu’on tient compte du fait que le gisement ou phénomène d’Oklo (réacteur nucléaire naturel) se trouve dans cette formation, il est facile de saisir le danger potentiel des réactions constantes de fission dans cette région. De grandes quantités de thorium se trouvent dans les sables des plages marines du sud de l’Inde et (dans une certaine mesure) de l’Australie. En effectuant une étude géomédicale régionale (cartographie) des radionucléides naturels dans les roches et le sol dans une zone qui nous intéresse, nous sommes en mesure d’isoler des plages radioécogéologiques (régions) dans lesquelles la biocénose (y compris les êtres humains) porte une certaine charge de rayonnement. Il est compréhensible que certaines régions du monde soient bien connues pour leur teneur élevée en éléments radioactifs (l’État du Kerala en Inde, le plateau de La Plata au Brésil, la région plus large de la mine d’uranium d’Oklo au Gabon, etc.).

Les résultats de recherches internationales indiquant que les régions à teneur élevée en radionucléides naturels dans les roches et le sol se caractérisent par une lente augmentation de la population, une augmentation du nombre de malformations congénitales, une augmentation du nombre de maladies organiques et une mortalité accrue (en particulier chez les enfants). Des études complexes sur la question de l’existence ou de la non–existence d’endémies radiogéochimiques restent à mener. Dans leur livre « Hygiène des radiations en biotechnologie” (1991), B. Petrovic et R. Mitrovic affirme qu’il existe des recherches indiquant une signification décisive des endémies radiogéochimiques, mais aussi des travaux qui les annulent. Par exemple, des chercheurs anglais soutiennent qu’une concentration élevée de radon Rn222 dans l’eau potable du comté de Devon (Grande-Bretagne) représente la principale cause d’incidence plus fréquente de maladies malignes dans la population. Des conclusions similaires ont été tirées par des enquêteurs américains qui ont effectué des études radioépidémiologiques sur plus d’un million de personnes dans 111 villes des États de l’Iowa et de l’Illinois: ils affirment que des concentrations considérablement élevées du radionucléide indiqué dans l’eau potable au-dessus du niveau moyen entraînent des différences significatives de mortalité par maladies malignes des os (qui se manifestent surtout chez les personnes de plus de 30 ans). En outre, les enquêteurs soviétiques ont rapporté les résultats de la mesure de la radioactivité naturelle dans les os de personnes décédées de leucémie et de personnes décédées de diverses blessures: l’activité totale des radionucléides émetteurs de gamma était plus de deux fois plus grande dans les os des personnes décédées de leucémie que dans les os des personnes décédées de causes traumatiques. À partir des résultats de ses propres enquêtes et des rapports d’autres, le scientifique français Pincet conclut qu’il existe une corrélation significative entre le niveau du fond de rayonnement dans la biosphère et la mortalité due aux maladies malignes. Il résulte de tout ce qui a été dit que la familiarité avec la régionalisation radiogéologique d’une certaine zone est très importante pour établir la charge de rayonnement de la population: les médecins doivent accorder une attention particulière aux gammes radioécogéologiques les plus dangereuses.

Selon les roches à partir desquelles il a été formé et la teneur en composant argileux, le sol peut être plus ou moins contaminé radioactivement. Les radionucléides naturels accumulés dans le sol sont incorporés métaboliquement dans les plantes et, par la fièvre aphteuse des aliments contaminés, se rendent dans l’organisme de l’homme et des animaux. Le danger donné aux êtres vivants est naturellement exprimé en particulier dans des gammes radioécogéologiques marquées par un fond élevé d’éléments radioactifs naturels. Le problème est encore compliqué par la présence de strontium, de césium et d’autres produits artificiels de radionucléides à longue durée de vie, qui seront discutés dans un chapitre spécial.

L’uranium peut être relativement facilement transporté, concentré et emporté hors de son gisement primaire, en fonction des conditions géologiques (hydrogéologiques). Les eaux souterraines jouent un rôle très important à cet égard, car l’uranium à partir du moment de son oxydation et de sa dissolution dans l’eau se déplace presque librement à travers la croûte terrestre (Fig. 2.37.). L’uranium en lui-même n’est pas nécessairement si dangereux, mais les produits de sa désintégration radioactive menacent non seulement la nature avec des radiations radioactives, mais ils sont également toxiques en tant qu’elernents55. Le rôle des solutions aqueuses est donc d’une importance primordiale pour la création d’auréoles de dispersion chimique de l’uranium et sa décomposition dans la couche argileuse superficielle des sédiments fluviaux. Nous avons à l’esprit ici des zones anormales, avec une teneur en uranium allant jusqu’à 200 ppb et plus (jusqu’à 400 ppb et parfois dix fois plus élevée dans les eaux des mines). Dans des conditions hydrogéologiques favorables (par exemple, la présence de zones de failles étendues), l’uranium peut être transporté sur de très grandes distances, ce qu’il faut garder à l’esprit. Ainsi, par exemple, l’origine d’une teneur élevée en uranium (50 – 100 ppb) dans un printemps au Colorado est liée à des roches situées à au moins 100 km. Pour toutes ces raisons, dans les études hydrogéologiques d’une région, une attention particulière doit être accordée à la teneur en radio-isotopes de l’eau potable et de l’eau utilisée pour la production d’aliments, afin de les empêcher de pénétrer ainsi dans l’organisme humain.

Fig. 2.37. Rapport de la concentration d’uranium c (µg/l) et de la minéralisation de l’eau m (mg/1) de la formation d’Ogallala au Texas (États-Unis) (S.N. Davis, R.J.M. de Wiest, 1966). 1- échantillons avec HCO3, plus de 50% de tous les anions; 2– échantillons avec HCO3 est inférieur à 50% de tous les anions.

La pollution de l’environnement par des éléments radioactifs est certainement au sommet de la liste de tous les problèmes qui ont jamais existé et qui ont appelé à la protection de la nature et de l’humanité. La complexité et le danger de la pollution de la nature par des éléments radioactifs ont obligé l’homme à étudier dans les moindres détails les processus impliquant des éléments radioactifs. Les radionucléides naturels et artificiels introduits dans l’organisme par ingestion ou inhalation sont distribués à des organes individuels en fonction du métabolisme du radionucléide lui-même et de la sensibilité de l’organe aux radiations. Tout cela est pris en compte dans l’estimation de la contribution des radionucléides provenant de l’eau potable, des produits alimentaires et d’autres sources de rayonnement à l’irradiation totale de la population.

Le rayonnement qui, à partir du lieu de sa production, pénètre dans des régions habitées ou des régions non directement liées à la production ou à l’utilisation de l’énergie nucléaire ne doit pas dépasser 0,5 sieverts (Sv) 56par personne par an. Dans les régions où les minéraux radioactifs sont répandus, la dose d’irradiation de fond reçue par un homme peut être quatre fois supérieure à la limite donnée, ce qui doit avoir des effets nocifs plus ou moins importants sur la santé humaine57. Si certains rayonnements à court terme sont impliqués, des changements plus importants dans le système cardiovasculaire peuvent se produire à une dose supérieure à 150 –200 mSv, tandis qu’une dose supérieure à 700 –1 000 mSv est généralement fatale. La concentration maximale admissible est utilisée dans la pratique, bien qu’il soit très douteux qu’il existe une limite en dessous de laquelle la sécurité est garantie. Même si une dose maximale admissible de rayonnement est trouvée, il nous reste à établir l’action des radio-isotopes individuels, en particulier dans la mesure où ils émettent différents types de rayonnement et à des vitesses différentes. De plus, certains éléments ont tendance à s’accumuler dans différentes parties de l’organisme humain. Les radio-isotopes de tels éléments causent des dommages biologiques concentrés. Par exemple, le plutonium, le radium et le strontium s’accumulent dans les os; l’iode s’accumule dans la glande thyroïde; et le plomb et les isotopes solubles dans l’eau s’accumulent dans les reins. Les poumons sont l’organe critique dans le cas des radionucléides sous forme non dissoute.

Les différences dans le danger biologique causé par les différents radio-isotopes sont généralement grandes. Par exemple, si nous comparons Ra228 et H3 (tous deux avec une demi–vie de plusieurs années et une émission de rayons bêta de faible énergie), nous voyons que le moment de leur résidence dans l’organisme humain est différent. Une grande partie de H3 disparaît de l’organisme après plusieurs semaines, tandis que R228 reste dans les os pour toujours. Plusieurs autres spécificités de comportement des radio-isotopes les plus importants sont examinées ci-dessous.

L’isotope le plus répandu du radium Ra226est le plus toxique de tous les composants inorganiques et a une très forte action cancérigène. Sa demi-vie biologique est assez longue, 45 ans. Son comportement chimique est similaire à celui du calcium. Par résorption du sol, il pénètre facilement dans les plantes et atteint plus tard l’homme par le biais d’animaux et d’aliments d’origine animale et végétale. Bien que la concentration moyenne de cet élément introduit avec les aliments soit de 111 à 185 MBq / jour, les chercheurs américains ont établi une grande variabilité de sa concentration dans différents types d’aliments. Par exemple, l’activité et la teneur très élevées en R226 dans les filberts en tant que phénomène naturel ont occupé l’attention de nombreux chercheurs.

Selon B. Petrovic et R. Mitrovic (1991), de nombreux travailleurs ont étudié la teneur en Ra226 dans l’organisme humain et tenté de déterminer la charge de rayonnement de ce radionucléide. Il a été établi que chez les habitants d’Europe et d’Amérique centrale, sa quantité moyenne d’os est de 0,37 à 0,55 MBq / g de cendres (ce qui correspond pour l’homme moyen à une activité de 1,11 à 1,48 MBq). Ce chiffre est un peu plus élevé dans les régions d’Amérique du Nord et d’Asie.

La présence de radon dans l’eau n’est pas dangereuse pour la santé humaine. Cependant, le radon à l’état gazeux a une influence indésirable. Le radon est un fid dans les poumons en tant qu’organe critique. Le véritable danger du radon provient de ses produits de courte durée de vie, le bismuth et le polonium. Le radon et ses produits émettent principalement des rayons alpha, qui ont une portée très limitée, mais qui sont énergiquement assez forts et dont le diamètre est inférieur à 1 mm, causent de lourds dommages aux poumons. Le risque de cancer dépend directement de la concentration de ce gaz dans l’espace où l’homme passe son temps et est particulièrement élevé pour les mineurs travaillant dans des puits dans des gisements d’uranium.

L’influence positive du radon et des doses inconnues de rayons alpha des produits de sa dégradation sur l’organisme humain est largement utilisée en balnéologie. Les eaux radioactives (radon) altèrent le tableau sanguin, abaissent la pression artérielle, affectent certaines maladies allergiques, agissent sur le fonctionnement du système nerveux central et végétatif, stimulent de nombreuses réponses adaptatives compensatoires de l’organisme, etc.