Étude expérimentale sur l'accumulation et la rétention du 134Cs par une microalgue planctonique, Selenastrum capricornutum Printz Expérimental Study on the 134Cs Accumulation and Retention by a Planktonic Microalgae, Selenastrum capricornutum Printz

Résumé

Avec l'objectif de mieux connaître le comportement du césium radioactif et son transfert dans un écosystème naturel d'eau douce, une étude concernant une chaîne trophique du fleuve Tejo a été conduite dans le cadre du contrat (CCE) n° B16-0245-P et aussi du contrat (CCE) n° B16-B-198-P. Ce document présente l'étude de l'interaction eau-producteur primaire, Selenastrum capricomufum Printz, algue planctonique unicellulaire, en présence du ¹³⁴Cs.

Les essais de contamination de la microalgue ont été conduits en utilisant des cultures en milieu confiné et en phase de stabilisation de la croissance. Quand la composition chimique de l'eau de Fratel n'est pas modifiée, sauf en ce qui est de l'addition du radioélément, le facteur de concentration évalué est de (1,6 ±0,2)10³ (rapporté au poids sec). Par ailleurs, quand il y a un enrichissement en plusieurs cations par l'addition d'un milieu nutritif, le facteur de concentration baisse à (1,5 ± 0,2)10². Dans tous les cas l'équilibre est atteint dans les premières 24 h.

L'étude de la rétention a été réalisée en repiquant des microalgues, préalablement contaminées, dans l'eau du fleuve non radioactive et en les maintenant soit en milieu confiné, soit en milieu renouvelé une seule fois au bout d'un jour, ou plusieurs fois au cours de l'expérience. Comme les résultats obtenus dans ces trois conditions sont semblables, un modèle général exprimant la variation du pourcentage de rétention a pu étre établi :

R (t) = 76,7 e^{-45,0 t} + 20,1 e^{-1,28 t} (t exprimé en jours)

ce modèle met en évidence l'existence de deux périodes biologiques, respectivement Tb1 = 0,015 jours et Tb2 = 0,54 jours.

Compte tenu de la dilution biologique due à la prolifération des algues unicellulaires au cours des expériences, la cinétique de désorption permet de faire l'hypothèse que le ¹³⁴Cs est d'une part adsorbé sur les surfaces et d'autre part absorbé dans les cellules.

Mots-clés:

• Accumulation,
• rétention,
• désorption,
• microalgues,
• ¹³⁴Cs

Abstract

For a better understanding of the radiocesium transfer in a freshwater ecosystem, a study concerning a simplified trophic chain from the Fratel dam, in the River Tejo, is being developed under the CEC contract n° B16-0245-P and also the CEC contract n° B16-B-198-P. In this paper is presented the study of the interaction water - primary producer (Selenastrum tapricornutum Printz, an unicellular planktonic algae) in the presence of ¹³⁴Cs.

The accumulation experiments were carried out in confined medium, during stabilization of the culture development. When the microalgae were cultivated in labelled river water, without any chemical change except for the addition of ¹³⁴Cs, the evaluated concentration factor was CF = (1,6 ± 0,2)10³, referred to dry weight. Otherwise, when the water was enriched by several cations by the addition of nutrients, the concentration factor was lower, CF = (1,6 ± 0,2)10³. In every case, equilibrium was reached within the first 24 h.

The retention was also carried out in river water and was studied through three parallel experiments : the labelled microalgae were maintained respectively in a confined medium, in a renewed medium with one single renewal made after 24 h's experiment, and in a renewed medium with renewals made at each sampling time. In every case, the ¹³⁴Cs loss obeyed a two-differential equation and the results obtained were similar, namely concerning the biological half-lives (Tb1 = 0.015 days in every case and Tb2 respectively 0.53, 0.42 and 0.54 days); therefore a total model could be deduced :

R (t) = 76,7 e^{-45,0 t} + 20,1 e^{-128 t} (t in days)

showing two biological half-lives, which were Tb1 = 0.015 and Tb2 = 0.54 days.

Taking into account the biological dilution due to the biomass increase during the experiments, the elimination kinetics suggests that ¹³⁴Cs is on the one hand adsorbed on the cell surface and on the other band is absorbed intracellularly.

Keywords:

• Uptake,
• retention,
• desorption,
• microalgae,
• ¹³⁴Cs