Impact de la décontamination et de la remise en culture des sols agricoles sur les transferts de sédiments et de radiocésium dans les rivières de Fukushima

Impact of decontamination and recultivation of agricultural soils on sediment and radiocaesium transfers in Fukushima rivers

• Auteur / Autrice : Thomas Chalaux-clergue
• Direction : Olivier Evrard, Atsushi Nakao
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement - DRF
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Géochimie Des Impacts (GEDI)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)

Mots clés

Mots clés libres

Érosion des sols

Transfert de sédiment

Transfert de radocésium

Traçage sédimentaire

Decontamination

Soil erosion

Sediment transfert

Radiocesium transfert

Sediment tracing

Decontamination

Résumé

D'importantes quantités de radionucléides (principalement du radiocésium) se sont déposées sur les sols du nord-est du Japon après l'accident de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi en mars 2011. Dès fin 2013, les autorités japonaises ont entrepris un programme sans précédent de décontamination à grande échelle dans les zones cultivées et résidentielles touchées par le panache radioactif (8953 km2). L'objectif principal était de ne pas exposer les habitants à des doses radioactives supérieures à 1 mSv an-1 en plus du niveau naturel, afin de permettre un retour rapide des habitants et la reprise des activités agricoles. Dans ces zones, la décontamination a consisté à décaper sur 5 cm la couche supérieure de sol concentrant le radiocésium (90-99%) et à la remplacer par du sable saprolitique extrait de carrières locales ouvertes à cet effet. Cependant, la décontamination n'a concerné qu'une petite partie du paysage, puisque les terres agricoles couvrent moins de 10 % de cette région. En outre, comme les terres agricoles ont commencé à être remises en culture, de nombreuses questions ont été soulevées quant à l'impact de ces travaux de décontamination sur le transfert du radiocésium dans les rivières et à travers les paysages. Une approche de traçage sédimentaire multi-proxy a été mis en place pour quantifier l'évolution des sources de sédiments et de radiocésium associé aux particules transitant par le système hydrographique drainant le panache radioactif depuis l'accident. Ce grâce à l'analyse combinée de carottes de sédiments et de dépôts de crues fluviales prélevés dans toute la région. En 2021, les autorités japonaises ont annoncé la réouverture potentielle de certaines parties de la zone de retour difficile (Difficult-to-Return zone) à partir du printemps 2023 sans décontamination obligatoire. Les recherches actuelles ont permis de reconstituer et de comparer les sources et les transferts de sédiments et de radiocésium dans trois bassins versants contrastés (barrage de Mano, barrage de Yokokama et barrage de Ogaki) où différents modes de gestion (et calendriers) ont été mis en œuvre. Cela permettra de mieux comprendre l'impact des différentes décisions de gestion et de leur calendrier (décontamination précoce ou tardive) sur les transferts de sédiments et de radiocésium dans ces conditions post-accidentelles uniques.

Significant quantities of radionuclides (mainly radiocesium) were deposited on the soils of Northeastern Japan after the accident of the Fukushima Daiichi Power Plant in March 2011. Starting from late 2013, the Japanese authorities initiated an unprecedented large-scale decontamination programme in cultivated and residential areas affected by the main radioactive plume (8953 km2). The main objective was not to expose local inhabitants to radioactive doses exceeding 1 mSv yr−1 in addition to the natural levels, in order to allow a rapid return of the local inhabitants and the resumption of agricultural activities. In these areas, decontamination consisted of removing the uppermost 5-cm layer of soil that concentrated radiocesium (90-99%) and then replacing it with saprolite sand extracted from local quarries opened for this purpose. Decontamination targeted a minor proportion of the landscape, as farmland covers less than 10% of this region. Furthermore, as agricultural land started to be re-cultivated, many questions were raised regarding the impact of this decontamination work on the transfer of radiocesium into rivers and across landscapes. A multi-proxy sediment tracing approach was designed to quantify the evolution of sources of sediment and particle-bound radiocesium transiting river systems draining the main contamination plume since the accident, through the combined analysis of sediment cores and river flood deposits collected across the region. In 2021, Japanese authorities announced the potential reopening of parts of the Difficult-to-Return zone without obligatory decontamination from Spring 2023 onwards. The current research reconstructed and compared the sources and transfers of sediment and radiocesium in three contrasted catchments (i.e., Mano Dam, Yokokama Dam and Ogaki Dam) where different management modes (and schedules) were implemented. This will shed light into the impact of different management decisions and their timing (early-decontamination or late-decontamination) on sediment and radiocesium transfers in these unique post-accidental conditions.