Thèse soutenue

Modélisation dynamique de la (bio)disponibilité des radionucléides dans les sols : approche comparative modèles-expériences appliquée au transfert de césium dans la rhizosphère

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Auteur / Autrice : Mohamed Amine Cherif
Direction : Frédéric GérardOlivier Bildstein
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géosciences de l'environnement. Géochimie
Date : Soutenance le 18/12/2017
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Recherche sur les Transferts des radionucléides dans les écosystèmes Terrestres (IRSN) (Saint-Paul-Lez-Durance ; 2017-2023) - Laboratoire de Modélisation des Transferts dans l’Environnement (CEA Cadarache)
UMR : Écologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et agrosystèmes (Montpellier)
Jury : Président / Présidente : Catherine Keller
Examinateurs / Examinatrices : Laurent Charlet, Laureline Février
Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Montavon, Anna Rigol

Résumé

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Ce travail vise à développer un modèle générique capable de mieux rendre compte et de prédire les transferts de radionucléides dans le système sol/solution du sol/plante. La première partie de ce travail a été consacrée à l’analyse critique des modèles disponibles dans la littérature pour décrire l’adsorption du césium par les minéraux argileux (principal processus contrôlant sa disponibilité dans les sols). Cette analyse a débouché sur la formulation d’un nouveau modèle mécaniste combinant deux approches: la complexation de surface et l’échange d’ions. Cette approche, a été testée afin de modéliser l’adsorption du Cs sur plusieurs substrats argileux naturels. Ce travail a permis de valider le modèle proposé et de démontrer qu’il constitue un avantage majeur par rapport aux différents modèles existants. La deuxième partie a été consacrée, à la réalisation d’une série d’expérimentations, conduite en milieux contrôlés sur des systèmes dynamiques, et la modélisation de la (bio)disponibilité du Cs dans ces systèmes. A la suite de ces essais, les interactions entre solide et solution observées ont pu être correctement reproduites à partir du modèle proposé en prenant en compte la fraction argileuse du sol uniquement. Ces simulations ont également été comparées aux simulations obtenues à partir des modèles empirique (Kd) et cinétique (EK). Enfin, le développement d’un outil numérique permettant de coupler la description des interactions géochimiques au transfert vers la plante (approche cinétique) a permis de reproduire correctement les essais réalisés en Rhizotests couplant sol, solution et plante et de mieux caractériser la fraction du Cs disponible pour les plantes.