Radioecología

La radioecología es la rama de la ecología , aún en evolución, que estudia las interacciones entre las sustancias radiactivas y el medio terrestre (natural y seminatural) y marino, con conocimientos teóricos y aplicados de objetivos y remediación que implican enfoques multidisciplinares e integrados, necesariamente en sinergia. con seguimiento y evaluación ambiental .

Historia

Esta disciplina es relativamente reciente; Nació a mediados -1940s con el desarrollo de armas nucleares , pero realmente no se desarrolla hasta 40 años después, en un contexto más relacionado con la energía nuclear y la evaluación de riesgos , la gestión de la energía nuclear. Riesgo y accidentes (la revista científica The Journal of Environmental Radioactivity (JER), uno de los más importantes en este campo, sólo existe desde entonces).

El desastre de Chernobyl marcó fuertemente la radioecología al relanzar el desarrollo en Europa y modificar métodos y perspectivas, sin embargo, 20 años después del accidente, investigadores como el parasitólogo Pape Moller Anders (especialista en parasitología evolutiva en la Universidad Pierre -et-Marie-Curie ) y Timothy A Mousseau (de la Universidad de Columbia) deploró la ausencia de un programa de investigación concertado sobre los impactos en la fauna, la flora, los hongos y los ecosistemas. Todos los estudios realizados a lo largo de 20 años son iniciativas individuales de investigadores, escuelas, laboratorios ... que ciertamente han aportado información importante, pero menos interesante que si se hubiera puesto en marcha un programa coherente bajo la égida de la comunidad internacional sobre los 200.000 km. 2 en particular sobre los efectos de dosis bajas, los vínculos con la geografía, la naturaleza e intensidad de la lluvia radiactiva y según la historia de vida de las especies afectadas. Lo mismo se aplica a las tasas de mutaciones animales y vegetales de los animales. Si bien se pueden sospechar efectos a escala continental, la mayoría de estos estudios son locales. Estos dos investigadores creen que sigue siendo necesario un esfuerzo de investigación internacional coordinado para anticipar y gestionar los efectos de otros accidentes nucleares, incluida la amenaza de una " bomba sucia ". El mismo problema parece surgir después del desastre de Fukushima .

La primera conferencia internacional sobre radioecología se celebró en Noruega en 2007. En determinados temas, se ha previsto el trabajo conjunto entre países europeos al menos desde la década de 1970, pero en ocasiones se ha visto dificultado por el secretismo que puede rodear el campo nuclear, por razones técnico-comerciales, razones de seguridad nuclear o militar ...

Contenido científico

Los efectos de la radiación pueden (directos e indirectos). Pueden manifestarse a corto, mediano y largo plazo; y de la escala del genoma a la de la biosfera . Pueden multiplicarse cuando existen coeficientes de transferencia y hay bioacumulación. Nos acercamos a la salud ambiental cuando también se trata de seres humanos.

Por tanto, esta disciplina está interesada en todas las interacciones que afecten a los seres vivos a corto, medio y largo plazo, en interacciones entre diferentes tipos de flujos (sólidos, líquidos, gases) que contienen radionucleidos y ecosistemas .

La fuente de radiactividad puede ser natural (afloramiento geológico rico en uranio, por ejemplo, emisiones de radón , o artificial (accidente nuclear, residuos radiactivos, etc.). Asimismo, el ambiente estudiado puede ser natural o seminatural, con par ejemplo de agrosistemas como conjuntos de campos y prados afectados por la lluvia radiactiva de accidentes nucleares (Tchenobyl, Fukushima, etc.) o por la deposición crónica en dosis bajas de elementos artificiales (por ejemplo, alrededor de La Plant de La Hague , o Sellafield , bosque cultivado , reproducción de animales cárnicos o lecheros, piscifactorías ...) y según los tipos de radioelementos y su "forma química" (orgánica, mineral, iónica o no, etc.). y por ejemplo se muestra alrededor de Sellafield que la "absorción de radiocesio y el yodo 131 es generalmente más alto para musgos y líquenes y pastos bajos " .

En este campo, los estudios apuntan a comprender mejor:

la "cinética ambiental" de los radionucleidos. Estudia en ambientes (agua, aire, suelo) y en ecosistemas , donde buscamos identificar las interacciones entre los seres vivos y las condiciones y mecanismos de migración de radionucleidos (de arriba a abajo, y de abajo hacia arriba) en los horizontes del suelo, en las capas freáticas superficiales, en la columna de agua dulce o marina), etc. Lo mismo se aplica a su circulación horizontal (en particular, bioturbación y dispersión por animales migratorios);
los fenómenos de bioconcentración o posiblemente biomagnificación ;
los efectos (posiblemente sinérgicos ) de los radioelementos en la cadena alimentaria humana y en los animales de granja, en la red alimentaria (ingesta, digestión , absorción (percutánea, pulmonar, alimentaria, etc.), metabolismo y excreción , etc.). En este campo, los investigadores se benefician de numerosos datos provenientes del modelo animal desarrollado para la medicina nuclear , pero que se extenderá a escalas de ecosistemas;
la metabolización de radioelementos por diferentes organismos vivos o por comunidades de estos organismos (comunidades bacterianas en particular);
el caso particular de la transferencia de radionucleidos desde el agua, el aire y el suelo (o fertilizantes, fosfato en particular), a comestibles vegetales , hongos comestibles oa animales ( caza , pescado comestible o ganado que los consume).
En esta área buscamos cuantificar y calificar las transferencias, pero también identificar coeficientes de transferencia y " factores de transferencia " (incluyendo por ejemplo el pH del suelo o del agua, la temperatura, el tipo de suelo o de ambiente, o su grado de aridez . .. o la existencia de deficiencias nutricionales, sensibilidad genética específica o individual, el papel de la edad de la planta o del animal, el papel de las micorrizas , el tipo de digestión (proceso más o menos ácido de descomposición química de un bolo alimenticio más o menos degradados "físicamente" por la masticación o la molleja , con intervenciones de los microbios del rumen y / o del intestino así como enzimas secretadas) pueden afectar la absorción de radionucleidos por un animal), etc.);
los efectos sobre el ganado y la leche cuando hay producción de heno o ensilaje (acidificación) de la hierba
el efecto de las estaciones (y, en su caso, el mes en el que se produjo un depósito accidental de radioelementos) sobre las tasas de transferencia del suelo a los organismos y de un organismo a otro (con o sin bioconcentración, incluso en el vida silvestre o animales de granja);
El papel de la naturaleza pedológica de los suelos en su capacidad para retener y / o transferir radionucleidos (por ejemplo, suelos ácidos y oligotróficos (muy pobres) facilitan la circulación y biodisponibilidad del Cesio 134 , Cesio 137 y Potasio 40 presentes en la lluvia radiactiva de Chernobyl. caso de lluvia radiactiva y su paso a través de la red trófica a través del brezo callum , luego al cuerpo de ovejas pastando en estos páramos, "con una correlación significativa entre los niveles de cesio radiactivo medidos en ovejas y la actividad de los depósitos radiactivos medidos en el suelo ” .
los fenómenos particulares que tienen lugar a nivel de superficies, biopelículas y ecotonos como las barreras intestinales;
posibles fenómenos de bioconcentración de sustancias radiactivas (naturales o artificiales);
los fenómenos de resuspensión y / o biodisponibilidad de radioelementos de suelos y sedimentos , vuelo de polvo, incendios, lixiviación, trabajos de limpieza , lapeado en el mar, etc. ;
posibles sinergias toxicológicas o ecotoxicológicas entre radioelementos y otros contaminantes.

Metas

Esta disciplina tiene como objetivo detectar y evaluar mejor los efectos de las radiaciones ionizantes y los radionucleidos en los ecosistemas y evaluar los riesgos y peligros. La radioecología se ha desarrollado en particular en Europa para comprender, evaluar y gestionar mejor las consecuencias para la salud del desastre de Chernobyl .

Es una de las disciplinas necesarias para una mejor protección del medio ambiente .

Medios tecnicos

Para detectarlos, cuantificarlos y estudiarlos, los investigadores pueden confiar en:

los análisis radiométricos y químicos;
publicaciones de estudios en radioecología;
las bases de datos disponibles, incluso para la vida media radiactiva y la vida media biológica de los radioelementos, o en ecotoxicología (cf. por ejemplo, el coeficiente de absorción "teórico" (" digestibilidad ") o "real" de los radioelementos, etc.;
ensayos y situaciones controladas en laboratorios ( modelo animal , ecotron, etc.);
diversas evaluaciones ambientales . Estos a menudo incluyen aspectos de muestreo y observación in situ ;
varios protocolos experimentales y modelos de simulación predictiva (y en ocasiones ecología retrospectiva , utilizada a posteriori ; en el caso de las secuelas de las pruebas nucleares o el desastre de Chernobyl, por ejemplo);
modelos radioecológicos (que, sin embargo, implican haber evaluado adecuadamente la presencia y biodisponibilidad de radionucleidos y las posibles sinergias y potenciaciones );
ciertos bioacumuladores ( líquenes por ejemplo);
ciertos bioindicadores de efectos: todavía se utilizan poco, pero un estudio publicado en 2011 muestra que existen: alrededor de Chernobyl y en las zonas contaminadas de Bielorrusia de 2006 a 2009, se estudiaron nueve taxones de animales en esta perspectiva ( arañas , libélulas , saltamontes , abejorros , mariposas , anfibios , reptiles , aves , mamíferos ). Entre el 1,5 y el 26,5% de las variaciones en la abundancia de estos 9 taxones podrían explicarse por el nivel de radiación de fondo. Las aves y los mamíferos experimentaron una mayor regresión en presencia de radiactividad (se observó una diferencia de un factor de 18 entre los taxones menos sensibles y los más sensibles). El efecto fue más fuerte en los taxones con mayor distancia de " dispersión nativa " (que corresponde a la distancia que debe recorrer un animal entre su lugar de nacimiento y su futuro lugar de reproducción), y en los taxones caracterizados por una mayor densidad poblacional . Estos resultados son consistentes con dos hipótesis: aumento de los costos de dispersión (costos de supervivencia) en un ambiente radiactivo; una mayor densidad de población facilita la detección de los efectos de la radiación. Los autores concluyeron que los censos estandarizados de aves reproductoras (tipo STOC en Francia) pueden proporcionar datos interesantes sobre los efectos de la radiación en la abundancia de fauna.

También es cada vez más necesario estudiar los radionucleidos como uno de los elementos de un cóctel de contaminantes cada vez más complejo.

Nota: La radiactividad de ciertos núclidos puede facilitar indirectamente su rastreo en el medio ambiente, y en particular desde la hierba hasta los organismos herbívoros ( por ejemplo , Ag-110m, un isótopo radiactivo de plata de la lluvia de Chernobyl (1986), por ejemplo, solo se encontró en el hígado y a veces en el cerebro de las ovejas que consumen raigrás ligeramente contaminado, y las ovejas y los corderos absorben más de cesio 137

Apuestas

Se ha liberado a la biosfera un número cada vez mayor de radionucleidos artificiales .
Se utilizaron principalmente en el hemisferio norte y principalmente a partir de la década de 1950. Esta dispersión tuvo lugar mucho antes de que se conocieran o comenzaran a estudiarse sus impactos ambientales.
Algunos son altamente radiotóxicos y / o tienen una vida media radiactiva muy larga (a veces millones de años).
Sus efectos biológicos, inducidos por su radiactividad y en ocasiones también por su toxicidad química, pueden combinarse con los de muchos otros contaminantes.

También el mundo y el XXI ° siglo se enfrentan a la acumulación de residuos nucleares , el riesgo de terrorismo nuclear a las fugas a algunos a veces se considera casi inevitable (véase el envejecimiento de las instalaciones inicialmente no previstos para operar siempre, la falta de control) y comunicados (de tritio por ejemplo) resultantes del reprocesamiento de desechos radiactivos , hasta la gestión de las secuelas de algunos accidentes o desastres. (Chernobyl, Fukushima). Los primeros estándares se centraban en la protección de los seres humanos ( protección radiológica ) y muy poco del medio ambiente, pero esto está cambiando. La radioecología a veces puede cuestionar (para el tritio ligado orgánicamente, por ejemplo), incluso para proteger la salud humana, la hipótesis de la dilución en el medio ambiente al proponer nuevos modelos explicativos o descriptivos de la dispersión y reconcentración de radionucleidos. J Hunter, director ejecutivo del Medio Ambiente, la Comisión Europea considera que esta disciplina debe desarrollar en el XXI ° siglo.

Los problemas importantes también se refieren a los impactos de la elección de soluciones energéticas (fusión, fisión, alternativas, etc.) y las interacciones (aspectos cuantitativos y cualitativos) entre la biota no humana y los servicios ecosistémicos proporcionados por determinadas especies, entornos de vida o por el biodiversidad en general o más específicamente a través de los bosques (que tienden a estabilizar y bioconcentrar muchos radionucleidos, incluso en la zona boreal) o en agrosistemas en los que el reciclaje de contaminantes radiactivos puede ser más rápido.
Muchos desafíos deben ser asumidos por esta disciplina, incluyendo las brechas en cuanto al efecto e importancia de la especiación , sinergias , efectos de potenciación y bajas dosis de irradiación , exposiciones crónicas y la cinética ambiental de estos productos y sus compuestos.
A menudo, el ecólogo debe, por falta de datos suficientes, confiar en análogos de un radionúclido para intentar evaluar (o más o menos adivinar para hacer hipótesis que se verifiquen científicamente con la experiencia) ciertos efectos ecotoxicológicos y metabólicos de radionucleidos poco conocidos.

Herramientas, métodos

En este campo científico, el ecólogo se apoya en las herramientas de la ecología (que incluye herramientas y métodos de la física , química , matemáticas , biología , modelización pero también de otras disciplinas relacionadas con las características específicas de los radionucleidos; protección radiológica , bioelectromagnetismo , bioelectroquímica , contaminación electromagnética , análisis de isótopos ...

En la década de 2000, la Comisión Europea estableció con el Centro Común de Investigación y su Instituto de Elementos Transuránicos una nueva herramienta en línea: Nuclides.net V. Berthou, J. Galy, J. Magill, K. Lützenkirchen, Nuclides. entorno para datos nucleares y aplicaciones en radioprotección y radioecología Investigación original; Journal of Environmental Radioactivity, volumen 99, número 4, abril de 2008, páginas 581-586 ( resumen )

Campo

Los estudios radioecológicos pueden afectar a todos los ambientes y a todas las especies, desde vastas escalas, oceánicas o planetarias hasta la de un suelo local, de una especie, de un hábitat, de un bosque, de cursos de agua, de un estuario o de un puerto ...
Son una de las bases para estimar las dosis reales que reciben los organismos y ecosistemas y para evaluar las consecuencias a corto, mediano y largo plazo de la contaminación radiactiva en términos de salud ambiental y salud pública. Los centros de interés varían según las regiones del mundo, uno se interesó por el tritio en el Reino Unido después de haber descubierto allí fenómenos de bioconcentración, mientras que la radioecología nórdica se ha especializado hasta cierto punto en el estudio de las consecuencias ecológicas de Chernobyl los ecosistemas particulares de turberas, taiga, tundra, etc., pero también le preocupan las consecuencias del cambio climático (cambios en la erosión, lixiviación, evaporación, acumulación de polvo, sedimentación, etc.), en particular para comprender mejor los procesos y riesgos de la transferencia de radiactividad de los entornos naturales a los seres humanos a través de, por ejemplo, hongos, bayas, caza, polvo, agua, cultivos, etc.

Muchos radionucleidos artificiales tienen una persistencia y una desintegración radiactivas conocidas .
Aquellos que aparecen en circunstancias muy especiales y migran fácilmente pueden usarse para el rastreo isotópico. Aquellos que no migran fácilmente pueden usarse mucho después de su emisión, por ejemplo, para estudios forenses retrospectivos o para trabajos retrospectivos de ecología o historia ambiental . Por ejemplo, el isótopo 10Be podría proporcionar de forma retrospectiva información sobre la naturaleza de una bomba atómica o el flujo de neutrones recibido por los habitantes de Hiroshima durante la explosión atómica que destruyó la ciudad.

Ver también

enlaces externos

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Eventos

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