Organically bound tritium speciation in environmental matrices
Spéciation du tritium organiquement lié dans les matrices environnementales
Résumé
Tritium is the radioactive isotope of hydrogen and can thus integrate the organic molecules of a living organism following the water cycle and form the organically bound tritium fraction (OBT). The existence of two forms of OBT is commonly accepted: an exchangeable fraction (E-OBT) and a non-exchangeable fraction (NE-OBT). However, a scientific consensus to date is lacking to describe the exact distribution of these two forms in an organic molecule, which generates controversies and a lack of clarity on the behavior of tritium in the environment. Therefore, this study consists first of all in establishing and understanding the involvement of specific molecular structures of the usual biomolecules of plant biomass on the speciation of OBT in environmental matrices. An overview is obtained on the exchange capacities of the hydrogen atom found in a large panel of environmental matrices and their major constituent. A major interest is focused on the cellulose molecule with its semi-crystalline structure and the storage capacities of tritium in soils are explored through a study of the exchange and deprotonation capacities of hydrogen atoms in matter rich in humic substances. Secondly, a comparative study is proposed between two isotopic exchange methods for the analysis of the NE-OBT fraction and their reliability is evaluated within the environmental monitoring scope, but also for the apprehension of the distribution of OBT in environmental matrices.
Le tritium est l’isotope radioactif de l’hydrogène et peut ainsi intégrer les molécules organiques d’un organisme vivant en suivant le cycle de l’eau et former la fraction tritium organiquement lié (TOL). L’existence de deux formes de TOL est communément admise : une fraction dite « échangeable » (TOL-E) et une fraction dite « non-échangeable » (TOL-NE). Cependant, un consensus scientifique fait à ce jour défaut pour décrire la répartition exacte de ces deux formes dans une molécule organique, ce qui engendre des controverses et un manque de clarté sur le comportement du tritium dans l’environnement. Cette étude consiste alors dans un premier temps à établir et comprendre l’implication de structures moléculaires spécifiques des biomolécules usuelles de la biomasse végétale sur la spéciation du TOL dans les matrices environnementales. Une vue d’ensemble est obtenue sur les capacités d’échange de l’atome d’hydrogène retrouvées dans un large panel de matrices environnementales et leur constituant majoritaire. Un intérêt majeur est accordé à la molécule de cellulose avec sa structure semi-cristalline et les capacités de stockage du tritium dans les sols sont explorées à travers une étude des capacités d’échange et de déprotonation des atomes d’hydrogène dans la matière riche en substances humiques. Dans un second temps, une étude comparative est proposée entre deux méthodes d’échange isotopique pour l’analyse de la forme TOL-NE et leur fiabilité est évaluée dans le cadre de la surveillance environnementale, mais également pour l’appréhension de la distribution du TOL dans les matrices environnementales.
Origine : Version validée par le jury (STAR)