Bilan prospectif sur l’influence de la complexation par la matière organique sur l’effet accélérant ou retard du transport des radionucléides : cas de la rétention des substances humiques

Pascal E. Reiller (1, 2)

1 LSRM - Laboratoire de Spéciation des Radionucléides et des Molécules
2 SECR - Service d'Etudes du Comportement des Radionucléides

This document takes a prospective stock of the natural organic matter influence on the possible effects on radionuclide migration, as well as a brief critical analysis of the literature data. A comparison with the retention of the “simple” organic complexants is done in order to fix the limit of the “simplistic” analogies done in the literature very often. It appears that the magnitude of the effects is function of the residence time in the medium, and of the possibilities for the organic complexes to be retained on the mineral surfaces. The contact time between radionuclides and the natural organic matter is also an influent parameter, as it influences part of the reversibility of this interaction vis-a-vis surface retention. Modelling of the metal-organic-surface systems is only satisfying up to now when accounting fractions of organic matter that are less susceptible to form colloidal aggregates, i.e., fulvic acids. These non-aggregated fractions could be considered as simple ligands in a first approximation. Conversely, when it comes to aggregated colloids of organic origin, i.e., humic acids, modelling are limited by the lack of theoretical understanding of their structure and of their evolution in response to geochemical condition variations, as ionic strength (harsh meteoric events), acidity or water composition (non-saturated water table).

Ce document fait un bilan prospectif, ainsi qu’une brève analyse critique des données de la littérature, sur l’influence de la matière organique naturelle sur les éventuels effets accélérants ou retard de la migration des radionucléides. Une comparaison avec la rétention des complexants organiques « simples » est aussi menée afin de limiter le domaine d’application des analogies « simplistes » souvent faites dans la littérature. Il apparaît que les intensités des effets accélérants ou retard sont fonction du temps de séjour dans le milieu, et de la possibilité laissée aux complexes organiques d’être retenus sur les phases minérales. Le temps de contact entre les radionucléides et la matière organique est aussi un paramètre influant puisqu’il conditionne une part de la réversibilité de cette interaction vis-à-vis de la rétention sur les surfaces. La modélisation des systèmes métal-organique-surface n’est pour l’instant satisfaisante que dans le cas des fractions de matière organique moins sensibles à la formation d’agrégats colloïdaux, c’est-à-dire les acides fulviques. Ces fractions moins agrégées pourraient être considérées comme des ligands simples en première approximation. En revanche, dès que des particules organiques colloïdales interviennent, dans le cas des acides humiques, les modélisations de ces systèmes sont pour l’instant limitées par le défaut de compréhension théorique de leur structure et de leur modification en réponse aux variations de conditions géochimiques, telles que la force ionique (lors d’évènements météoriques brutaux), d’acidité ou de composition d’eau (battement de nappe non saturée).

Domaines: Géochimie

Pascal E. Reiller. Bilan prospectif sur l’influence de la complexation par la matière organique sur l’effet accélérant ou retard du transport des radionucléides : cas de la rétention des substances humiques. [Rapport de recherche] CEA-R-6255, CEA. 2010, pp.72. ⟨cea-02285992⟩