Expliquer la variation du facteur de transfert agrégé 137Cs pour les plantes sauvages comestibles comme étude de cas sur les bourgeons de Koshiabura (Eleutherococcus sciadophylloides)

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 14162 (2023) Citer cet article

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Le facteur de transfert agrégé (Tag) est couramment utilisé pour représenter le transfert réel de radiocésium du sol vers les plantes sauvages comestibles, mais les valeurs ont montré des variations substantielles depuis l'accident nucléaire de Fukushima. Pour élucider les facteurs à l'origine de cette variation, nous avons étudié les effets de l'échelle spatiale et de la distribution verticale du 137Cs dans le sol sur la variation des valeurs de Tag-137Cs pour l'une des plantes sauvages comestibles les plus gravement contaminées, Eleutherococcus sciadophylloides Franch. et Sav. (Koshiabura). La variation des valeurs de Tag-137Cs n'a pas été réduite par la mesure directe des dépôts de 137Cs dans des échantillons de sol de l'habitat de Koshiabura, au lieu de l'utilisation de données d'enquête aéroportées spatialement moyennes à l'échelle du district administratif. La concentration d'activité en 137Cs dans les bourgeons de Koshiabura a montré une corrélation positive significative avec les inventaires de 137Cs uniquement dans l'horizon organique du sol de l'habitat de Koshiabura. Le rapport entre les stocks de 137Cs dans l'horizon organique et les dépôts totaux de 137Cs dans le sol a présenté des variations substantielles, en particulier dans les forêts de feuillus à feuilles caduques que Koshiabura habite principalement. Cette variation peut être la cause de la large gamme de valeurs de Tag-137Cs observées dans les bourgeons de Koshiabura lorsqu'elles sont calculées à partir du dépôt total de 137Cs dans le sol.

Dans les zones forestières contaminées par des accidents nucléaires passés, comme la catastrophe de Tchernobyl en 1986, le radiocésium circule dans l'écosystème, entraînant une contamination radioactive à long terme des produits forestiers, tels que les champignons et les fraises des bois, ainsi que du gibier1,2,3. ,4. De nombreuses zones contaminées par la radioactivité résultant de l'accident de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi (FDNPP) sont des zones forestières dont la plupart n'ont pas encore été décontaminées. Par conséquent, la contamination prolongée de divers produits forestiers à Fukushima et dans d’autres zones touchées constitue actuellement une préoccupation majeure pour le redressement social et économique de la région5.

Les plantes sauvages comestibles, qui sont d’importants produits forestiers, font partie intégrante de la culture japonaise unique des zones montagneuses (Satoyama) ; ils sont utilisés non seulement comme nourriture pour les résidents locaux, mais servent également de moyen de communication grâce au partage des produits entre les gens6. Par conséquent, la contamination prolongée des plantes sauvages comestibles a entraîné une dégradation de la culture durable de Satoyama. Bien que plus de 10 ans se soient écoulés depuis l'accident de la FDNPP, les concentrations de radiocésium dans certaines plantes sauvages comestibles dépassent toujours la limite réglementaire pour la distribution alimentaire commerciale (100 Bq/kg de matière fraîche [FM]). Parmi ces plantes, les bourgeons (plus précisément les jeunes pousses avec des feuilles immatures émergeant des bourgeons) d'Eleutherococcus sciadophylloides Franch. et Sav. (Koshiabura), une espèce d'arbre à feuilles caduques du sous-couverte largement répandue dans les forêts tempérées du Japon, présente des concentrations de radiocésium exceptionnellement plus élevées par rapport à d'autres plantes sauvages comestibles7,8. Koshiabura habite souvent les régions de Satoyama et pousse généralement dans les clairières ensoleillées des forêts et à la lisière des forêts. La plupart des municipalités de la préfecture de Fukushima ont restreint ou volontairement interdit le transport de ses têtes9. En outre, de nombreuses municipalités des préfectures voisines de la préfecture de Fukushima ont également restreint la distribution commerciale des bourgeons de Koshiabura ; en conséquence, la plage de restrictions est la plus large parmi les plantes sauvages comestibles japonaises9.

L’estimation de la dose potentielle d’ingestion par les membres du public suite à la consommation de plantes sauvages comestibles contaminées est un objectif important de la radioprotection10. Une telle estimation est particulièrement utile pour améliorer la qualité de vie des résidents locaux qui souhaitent à nouveau profiter de la collecte et de la consommation d’aliments sauvages11. À cet égard, le facteur de transfert agrégé (Tag) est largement utilisé pour représenter la relation entre les concentrations de radionucléides dans les plantes sauvages comestibles et le sol. Ce facteur est défini comme l'activité volumique des radionucléides dans les parties comestibles (Bq/kg) divisée par le dépôt de radionucléides dans le sol (Bq/m2). Les valeurs Tag pour le 137Cs (Tag-137Cs) dans les plantes et champignons sauvages comestibles signalées après de précédentes catastrophes nucléaires1,2,12,13,14 varient considérablement non seulement entre les espèces mais également au sein d'une espèce. Par exemple, le Tag-137C des bourgeons de Koshiabura varie dans une plage couvrant un ou deux ordres de grandeur (10−4 à 10−2)11,15. La large variation des valeurs de Tag-137Cs peut être fortement influencée par la procédure de calcul du dominateur (c'est-à-dire le dépôt de 137Cs dans le sol). Cependant, la raison de la grande variation des valeurs de Tag-137Cs parmi les plantes sauvages comestibles reste floue.