Laboratoire de recherche sur les transferts dans les sites et sols pollués (LT2S)
Au sein du service des pollutions et des déchets radioactifs (SPDR), le LT2S a vocation à définir et mettre en œuvre des programmes de recherche et des études en vue i) d’améliorer les stratégies de caractérisation des pollutions radioactives ou mixtes et ii) de renforcer les capacités de modélisation de l’évolution de ces pollutions.
Mission : Concrètement le LT2S a pour mission l’identification, la caractérisation et la quantification des phénomènes physiques, chimiques et biologiques gouvernant les transferts terrestres et l’accumulation des contaminants radioactifs et chimiques au sein des écosystèmes terrestres
Localisation : Cadarache, Fontenay-aux-Roses
Au 12/02/26 : 8 chercheurs (dont 2 HDR), 5 techniciens, 1 ingénieure en alternance, 5 étudiants en thèse, 1 étudiant en M2
Contexte et thématiques de recherche
L’amélioration des connaissances sur la caractérisation et le transfert des radionucléides dans l’environnement constitue un enjeu d’importance au regard des missions de l’ASNR. En effet, l’ASNR doit apporter les bases scientifiques et techniques nécessaires à l’établissement, de manière proportionnée, des conditions d’exploitation et de démantèlement des installations nucléaires et les modalités de gestion de territoires contaminés ou d’anciens sites miniers. Le LT2S s’attache à identifier les sources de contamination anthropique dans l’environnement et leurs évolutions à différentes échelles spatiales et temporelles. L’approche repose notamment sur la sélection de sites représentatifs des différents contextes d’intérêt (spectre de radionucléides, co-contaminants et caractéristiques environnementales). Les thématiques abordées sont le transfert des radionucléides, les sites et sols pollués, les sites miniers, les déchets, les zones contaminées, les zones à radioactivité naturelle renforcée. Les recherches du LT2S sont principalement intégrées dans le GTR transfert mais de nombreuses interactions existent avec le GTR santé environnement.
Axes de recherche
Les principales orientations de recherche du LT2S sont :
- Optimiser le traçage et la caractérisation des contaminations radioactives et mixtes en identifiant des traceurs anthropiques, en développant des outils isotopiques, en analysant les enregistrements sédimentaires et en adaptant des approches géostatistiques pour mieux quantifier les incertitudes spatiales. Un enjeu majeur est d’adapter ou de développer des méthodes permettant d’identifier les sources de contamination à un stade précoce (faibles niveaux) afin d’anticiper leurs impacts environnementaux. Au-delà des préoccupations actuelles liées à la surveillance de l’empreinte de l’activité nucléaire (sites miniers, stockages de déchets, INB, ICPE…) et des industries NORM, cet axe permet d’explorer les contaminations multi-élémentaires (radiologiques, chimiques, organiques) ainsi que l’émergence de nouveaux contaminants, notamment liés aux matériaux de la transition énergétique et à la « renaissance » du nucléaire (ex. SMR). Ces avancées permettront de mieux tracer l’impact environnemental de ces activités et d’affiner la détermination du fond géochimique, un élément clé pour établir des références environnementales précises.
- Modéliser l’évolution des pollutions radioactives ou mixtes via l’utilisation des codes géochimiques et de transport réactif. Cela inclut l’étude de la spéciation, de la mobilité des radionucléides dans les milieux (eaux, sols, sédiments, végétaux), de leur biodisponibilité, des échanges entre phases dissoutes et particulaires, et de l'impact des pollutions chimiques sur leur mobilité. Ces travaux, basés sur des approches expérimentales en laboratoire et sur des mesures In Situ, nécessitent le développement de méthodes analytiques et de capteurs pour quantifier de faibles concentrations.
- Déterminer l’impact des événements transitoires (hydrologiques, biologiques, actions de remédiation) sur les transferts terrestres des radionucléides et autres polluants. L’accent est mis sur les effets du changement climatique sur les conditions hydriques et la biosphère.
Le LT2S a décliné, ou décline, ces missions dans de nombreux programmes nationaux ou internationaux : projet européen RADONORM, ANR-AMORAD, ANR-PLUTON, ANR-DEMETERRES-MOUSSE, ERS-Ecarpière, projets NEEDS (INSECT, Thorphytox, Neptune, Utopia, Utopia Next, Cryolegacy), projet MITI MINIRAP…
Equipements et logiciels
Le LT2S utilise et participe à la gestion :
- du plateau technique LUTECE (Laboratoire unifié d'expérimentation et de caractérisation), dédiée aux expérimentations relatives au transfert des radionucléides et notamment à l’étude des traceurs de contamination de l’environnement, intégrant des outils de caractérisation physique du solide et des moyens d'analyses chimique et radiologique des échantillons
- du plateau technique CONTACAD (plateau de CONTAmination et de manipulation d’échantillons Radioactifs de CADarache) dédiée aux expérimentations sur les transferts des radionucléides dans la biosphère, intégrant des laboratoires adaptés à la manipulation de radionucléides et à la contamination artificielle d’échantillons de l’environnement et des moyens analytiques de caractérisation des propriétés physico-chimiques de ces échantillons
Logiciels utilisés pour la conduite des recherches : Jchess, Hytec, Vminteq, R, Symbiose, Melodie
Partenariats et réseaux de recherche
- Grands acteurs du nucléaire français (CEA, EDF, Andra)
- Partenariat avec les grands organismes de recherche nationaux (CNRS, Ineris, Inra) et le domaine académique (Universités de Marseille, Montpellier, Bordeaux, Pau, Toulon, Grenoble)
- Réseau d’excellence Star & l’Alliance en radioécologie, Réseau des Zones Ateliers des Territoires Uranifères
- Collaboration avec des équipes locales en Ukraine (UIAR, IGS, SSRI), au Japon (université de Tsukuba), Glowny Instytut Gornictawa (Institut minier de Pologne)
- Université Pierre et Marie Curie, Institut de minéralogie Pierre et Marie Curie, Mines ParisTech, Centre de géosciences…
- Labos ASNR partenaires : labos du STAAR, SERPEN, SIRSE, SAME
Prix reçus
- ETSON Awards 2024 : Louise Darricau “The tracking radioactive contaminants in the environment at the micro/nano scale through isotope geochemistry”
- Meilleure présentation orale au congrès ICEENN 2023 : Zeinab Mawassy « Analysis of transfer processes of radioactive non soluble nanoparticles to plants by foliar pathway »
Equipe de recherche
Chercheurs :
- Frédéric Coppin (géochimie, HDR, chef du LT2S)
- Laureline Février (géochimie spéciation, Exp. N1)
- Josselin Gorny (chimie)
- Alkiviadis Gourgiotis (géochimie isotopique, HDR, Exp.N2)
- Pascale Henner (agronomie)
- Arnaud Mangeret (géochimie)
- Marine Roulier (géochimie)
- Mathilde Zebracki (géosciences)
Ingénieurs :
- Sylvain Bassot (Ingénieur de recherche référent plateaux, adjoint du LT2S)
Techniciens :
- Olivier Diez (analyses de laboratoire)
- Cyrielle Jardin (analyses de laboratoire)
- Alexandre Legrand (analyses de laboratoire)
- Sylvie Pierrisnard (Chargé d’exploitation CONTACAD, analyses et expérimentations de laboratoire)
- Tiffanie Barre (analyses de laboratoire)
Doctorant(e)s :
- Ombeline Alix (2024-2027)
- Hugo Carreira (2023-2026)
- Meryem Meziane (2022-2026)
- Romane Rizet (2025-2028)
- Julie Champciaux (2025-2028)
Etudiants en alternance :
- Nfanda Cheryl orlane (chimie analytique et contrôle qualité, 2024-2027, ingénieur)
Stagiaires :
- Travis Colin (Etude de la labilité des complexes Uranium Matière Organique par technique DGT)
Publications
Thèses
Thèses en cours et thèses soutenues au L2TS :
Thèses en cours
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Thèses soutenues
- Spéciation et mobilité des éléments chimiques stables associés aux minéralisations uranifères : approches minéralogiques et modélisation géochimique
- Développement de supports hautement sélectifs pour l'étude de la migration des contaminants radioactifs dans l'environnement
- Évolution à long terme de la spéciation et de la mobilité de l’uranium dans les sédiments et les sols : processus naturels d'enrichissement en uranium dans le bassin versant du Lac Nègre
- Modélisation dynamique de la mobilité du 137Cs dans le continuum sol-solution-plante. Evaluation de la réponse du modèle à des jeux de données expérimentaux contrastés
- Extraction des paramètres de sorption dans un référentiel de modélisation alternatif au Kd : Applicabilité des grandeurs obtenues en milieux contrôlés à des situations réelles
- Modélisation du transfert des radionucléides dans les réseaux trophiques en Méditerranée
- Analyse et modélisation des processus de transfert aux végétaux par voie foliaire de radionucléides sous forme particulaire
- Identification des sources et des mécanismes de transport responsables de la dissémination des contaminants radioactifs à l’aval des anciens sites miniers à l’aide des isotopes stables du Pb
- Etude du comportement à long terme des retombées atmosphériques de Cs-137 dans les forêts françaises
- Validité temporelle des paramètres de rétention des radionucléides dans les sols : focus sur les processus de vieillissements
- Cycle biogéochimique de l'iode en écosystème forestier
- Spéciation et mobilité de l'uranium dans des sols et des sédiments lacustres en aval d'anciens sites miniers
- Mécanismes de vieillissement de l'uranium dans des dépôts sédimentaires lacustres : approches spectroscopiques et modélisation géochimique
- Modélisation dynamique de la (bio)disponibilité des radionucléides dans les sols : approche comparative modèles-expériences appliquée au transfert de césium dans la rhizosphère
- Contribution à la quantification des incertitudes portées par la variabilité spatiale des déchets radioactifs enterrés à Tchernobyl
- Mobilité du thallium et du radium dans l’environnement
- Étude de transporteurs impliqués dans l'absorption racinaire et la translocation de césium chez Arabidopsis thaliana
- Étude des effets combinés de l’uranium et du cadmium chez le nématode Caenorhabditis elegans
- Analyse de la biodiversité bactérienne d’un sol contaminé de la zone d’exclusion de Tchernobyl et caractérisation de l’interaction engagée par une souche de Microbacterium avec l’uranium
- Développements analytiques pour la spéciation de l'uranium dans les branchies du poisson zèbre (Danio rerio) après exposition
- Effet de l’exsudation de citrate chez le lupin blanc sur la phytodisponibilité de l’uranium
- Devenir du séléniate dans les sols : Mise en évidence expérimentale et modélisation des phénomènes d’hystérèse de sorption/désorption
- Rôle des composantes géochimiques et microbiologiques d'un sol sur le comportement du sélénium en conditions oxiques et anoxiques
- Etude de la remobilisation d'éléments traces à partir d'un sol contaminé : Influence du vieillissement des composés organiques du sol sur la remobilisation du sélénium
- Bioaccumulation du sélénium et effets biologiques induits chez le bivalve filtreur Corbicula fluminea. Prise en compte de l'activité ventilatoire, de la spéciation du sélénium et de la voie de contamination.
- Transfert racinaire de l'uranium (VI) en solution chez une plante supérieure: spéciation en solution hydroponique, prise en charge par la plante, microlocalisation et effets biologiques induits.
- Uranium (VI) speciation: modelling, uncertainty and relevance to bioavailability models. Application to uranium uptake by the gills of a freshwater bivalve.
- Étude théorique et expérimentale du comportement biogéochimique de l'américium-241 en conditions rhizosphériques simplifiées. Application dans un sol agricole calcaire.
- Contribution à l’étude de la multipollution des hydrosystèmes fluviaux. Etude de l’influence des micropolluants métalliques et organiques sur la bioaccumulation des radionucléides par les poissons d’eau douce.
- Caractérisation de mollusques dulçaquicoles en tant que bioindicateurs de radioacontamination dans un contexte de multipollution métallique (Cd, Zn).
- Etudes des mécanismes de mobilisation et d'entraînement des radionucléides au cours de l’érosion hydrique.