L'uranium dans l'environnement - Uranium in the environment
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L'uranium dans l'environnement fait référence à la science des sources, du comportement environnemental et des effets de l' uranium sur les humains et les autres animaux. L'uranium est faiblement radioactif et le reste en raison de sa longue période physique (4,468 milliards d'années pour l' uranium-238 ). La demi-vie biologique (le temps moyen qu'il faut au corps humain pour éliminer la moitié de la quantité dans le corps) de l'uranium est d'environ 15 jours. Le fonctionnement normal des reins , du cerveau , du foie , du cœur et de nombreux autres systèmes peut être affecté par l'exposition à l'uranium, car l'uranium est un métal toxique . L'utilisation d'uranium appauvri (UA) dans les munitions est controversée en raison de questions sur les effets potentiels à long terme sur la santé.
Occurrence naturelle
L'uranium est un élément naturel que l'on trouve à de faibles concentrations dans toutes les roches, le sol et l'eau. C'est l'élément le plus numéroté que l'on trouve naturellement en quantité importante sur terre. Selon le Comité scientifique des Nations Unies sur les effets des rayonnements atomiques, la concentration normale d'uranium dans le sol est de 300 μg/kg à 11,7 mg/kg.
Il est considéré comme plus abondant que l' antimoine , le béryllium , le cadmium , l' or , le mercure , l' argent ou le tungstène et est à peu près aussi abondant que l' étain , l' arsenic ou le molybdène . On le trouve dans de nombreux minéraux, notamment l' uraninite (minerai d'uranium le plus courant), l' autunite , l' uranophane , la torbernite et la coffinite . Des concentrations importantes d'uranium se trouvent dans certaines substances telles que les gisements de phosphate naturel et des minéraux tels que le lignite et les sables de monazite dans les minerais riches en uranium (il est récupéré commercialement à partir de ces sources).
L'eau de mer contient environ 3,3 parties par milliard d'uranium en poids, soit environ (3,3 µg/kg) ou 3,3 microgrammes par litre d'eau de mer. L'extraction de l'uranium de l'eau de mer a été considérée comme un moyen d'obtenir l'élément.
Sources d'uranium
Exploitation minière et broyage
Les risques radiologiques de l'extraction et du broyage de l'uranium n'étaient pas pris en compte dans les premières années, ce qui a entraîné l'exposition des travailleurs à des niveaux élevés de rayonnement. Les usines de traitement du minerai d'uranium classiques créent des déchets radioactifs sous forme de résidus , qui contiennent de l'uranium, du radium et du polonium. Par conséquent, l'extraction de l'uranium entraîne « la contamination radioactive inévitable de l'environnement par les déchets solides, liquides et gazeux ». L'inhalation de gaz radon a provoqué une forte augmentation des cancers du poumon chez les mineurs d'uranium souterrains employés dans les années 1940 et 1950.
Dans les années 1940 et 1950, les résidus d'usines de traitement d'uranium ont été rejetés en toute impunité dans les sources d'eau, et le radium lessivé de ces résidus a contaminé des milliers de kilomètres du système du fleuve Colorado. Entre 1966 et 1971, des milliers de maisons et de bâtiments commerciaux dans la région du plateau du Colorado se sont révélés "contenir des concentrations anormalement élevées de radon, après avoir été construits sur des résidus d'uranium prélevés sur des piles sous l'autorité de la Commission de l'énergie atomique".
Métal
L'uranium appauvri (UA) est utile en raison de sa densité très élevée de 19,1 g /cm 3 (68,4 % plus dense que le plomb). Les utilisations civiles comprennent les contrepoids dans les avions, la protection contre les rayonnements dans les équipements de radiothérapie médicale et de radiographie industrielle , et les conteneurs utilisés pour le transport de matières radioactives. Les utilisations militaires comprennent le blindage défensif et les projectiles perforants .
L'uranium métal peut se disperser dans l'air et l'eau, selon une étude du Programme des Nations Unies pour l'environnement (PNUE) :
- « La préoccupation la plus importante est le potentiel de contamination future des eaux souterraines par la corrosion des pénétrateurs (pointes de munitions en DU). Les pointes de munitions récupérées par l'équipe du PNUE avaient déjà diminué en masse de 10 à 15 % de cette manière. Cette vitesse de corrosion rapide souligne l'importance de surveiller la qualité de l'eau sur les sites d'UA sur une base annuelle.
La combustion
Des études sur l'exposition aux aérosols d'uranium appauvri suggèrent que les particules de produits de combustion d'uranium se déposeraient rapidement dans l'air et ne pourraient donc pas affecter les populations à plus de quelques kilomètres des zones cibles.
Les États-Unis ont admis qu'il y a eu plus de 100 incidents de « tirs amis » dans lesquels des membres de l'armée américaine ont été touchés par des munitions à l'UA, et qu'un nombre inconnu a été exposé à l'UA par inhalation de produits de combustion provenant de la combustion de munitions à l'UA.
Corrosion
Il a été rapporté que la corrosion de l'uranium dans une solution aqueuse riche en silice forme à la fois du dioxyde d' uranium et du trioxyde d'uranium .
Dans l'eau pure, la schoépite {(UO 2 ) 8 O 2 (OH) 12 .12(H 2 O)} se forme la première semaine puis après quatre mois la studtite {(UO 2 )O 2 ·4(H 2 O )} était formé.
L'uranium métal réagit avec l' eau pour former de l' hydrogène gazeux, cette réaction forme du dioxyde d'uranium et de 2 à 9 % d'hydrure d'uranium . Il est important de noter que le taux de corrosion dû à l'eau est bien supérieur à celui causé par l'oxygène à des températures d'environ 100 °C (212 °F). À des valeurs de pH inférieures à 2, la vitesse de corrosion à 100 °C diminue considérablement, tandis que lorsque les valeurs de pH passent de 7 vers le haut, la vitesse de corrosion diminue. L'irradiation gamma a peu d'effet sur la vitesse de corrosion.
L'oxygène gazeux inhibe la corrosion de l'uranium par l'eau. .
Déchets nucléaires
Le combustible à base de dioxyde d'uranium usé est très insoluble dans l'eau, il est susceptible de libérer de l'uranium (et des produits de fission ) encore plus lentement que le verre borosilicaté au contact de l'eau.
A noter que si la grande majorité de l'uranium est retirée par le retraitement nucléaire PUREX , une petite quantité d'uranium est laissée dans le raffinat du premier cycle du procédé PUREX. De plus, en raison de la désintégration des actinides mineurs de transplutonium et du plutonium résiduel dans les déchets, la concentration en uranium augmentera sur les déchets. Cela se produira sur une échelle de temps de centaines et de milliers d'années.
Effets sur la santé
Les sels d'uranium solubles sont toxiques , quoique moins que ceux d'autres métaux lourds comme le plomb ou le mercure . L'organe le plus touché est le rein . Les sels d'uranium solubles sont facilement excrétés dans l' urine , bien qu'une certaine accumulation dans les reins se produise en cas d'exposition chronique. L' Organisation Mondiale de la Santé a fixé un « apport quotidien toléré » de sels d'uranium solubles pour le grand public de 0,5 g/kg de poids corporel (soit 35 μg pour un adulte de 70 kg) : une exposition à ce niveau ne devrait pas entraîner de dommages aux reins.
Tiron peut être utilisé pour éliminer l'uranium du corps humain, dans une forme de thérapie de chélation . Le bicarbonate peut également être utilisé car l'uranium (VI) forme des complexes avec l' ion carbonate .
Humains
Cancer
En 1950, le service de santé publique des États-Unis a commencé une étude approfondie des mineurs d'uranium, menant à la première publication d'une corrélation statistique entre le cancer et l'extraction d'uranium, publiée en 1962. Le gouvernement fédéral a finalement réglementé la quantité standard de radon dans les mines, fixant le niveau à 0,3 WL le 1er janvier 1969.
Sur les 69 sites actuels et anciens de traitement de l'uranium dans 12 États, 24 ont été abandonnés et relèvent de la responsabilité du département américain de l'Énergie . Les rejets accidentels des usines d'uranium comprennent le déversement de l'usine d'uranium de Church Rock en 1979 au Nouveau-Mexique, appelé le plus grand accident de déchets nucléaires de l'histoire des États-Unis, et le déversement de 1986 de Sequoyah Corporation dans l'Oklahoma.
En 1990, le Congrès a adopté la Radiation Exposure Compensation Act (RECA), accordant des réparations aux personnes touchées par l'exploitation minière, avec des amendements adoptés en 2000 pour répondre aux critiques de la loi originale.
Exposition à l'uranium appauvri
L'utilisation d'uranium appauvri (UA) dans les munitions est controversée en raison des questions sur les effets potentiels à long terme sur la santé. Le fonctionnement normal des reins , du cerveau , du foie , du cœur et de nombreux autres systèmes peut être affecté par l'exposition à l'uranium, car l'uranium est un métal toxique . L'aérosol produit lors de l'impact et de la combustion des munitions à uranium appauvri peut potentiellement contaminer de vastes zones autour des sites d'impact, entraînant une éventuelle inhalation par des êtres humains. Au cours d'une période de trois semaines de conflit en 2003 en Irak , 1 000 à 2 000 tonnes de munitions à l'UA ont été utilisées.
La toxicité aiguë et chronique réelle de l'UA est également un point de controverse médicale. De multiples études utilisant des cellules cultivées et des rongeurs de laboratoire suggèrent la possibilité d' effets leucémogènes , génétiques , reproductifs et neurologiques d'une exposition chronique. Une revue épidémiologique de 2005 a conclu : « Dans l'ensemble, les preuves épidémiologiques humaines sont cohérentes avec un risque accru de malformations congénitales chez la progéniture des personnes exposées à l'UA. L' Organisation mondiale de la santé , l'autorité de direction et de coordination pour la santé au sein des Nations Unies qui est chargée de définir les normes et standards de recherche en santé, de fournir un soutien technique aux pays et de surveiller et d'évaluer les tendances en matière de santé, déclare qu'aucun risque de maladie reproductive, développementale ou cancérigène des effets ont été rapportés chez les humains en raison de l'exposition à l'UA. Ce rapport a été critiqué par le Dr Keith Baverstock pour ne pas inclure les effets possibles à long terme de l'UA sur le corps humain.
Malformations congénitales
La plupart des études scientifiques n'ont trouvé aucun lien entre l'uranium et les malformations congénitales, mais certaines affirment des corrélations statistiques entre les soldats exposés à l'UA, et ceux qui ne l'étaient pas, concernant les anomalies de la reproduction.
Une étude a conclu que les preuves épidémiologiques concordent avec un risque accru de malformations congénitales chez la progéniture des personnes exposées à l'UA. Des groupes environnementaux et d'autres ont exprimé leur inquiétude concernant les effets sur la santé de l'uranium appauvri, et il y a un certain débat à ce sujet. Certaines personnes ont exprimé des inquiétudes quant à l'utilisation de ce matériau, en particulier dans les munitions, en raison de sa mutagénicité, de sa tératogénicité chez la souris et de sa neurotoxicité, et de son potentiel cancérigène présumé. D'autres préoccupations concernent les munitions à l'UA non explosées qui s'infiltrent dans les eaux souterraines au fil du temps.
Plusieurs sources ont attribué l'augmentation du taux de malformations congénitales chez les enfants d' anciens combattants de la guerre du Golfe et chez les Irakiens à l'exposition par inhalation à l'uranium appauvri. étaient 1,8 (pères) à 2,8 (mères) fois plus susceptibles d'avoir des enfants atteints de malformations congénitales. Dans une étude des troupes britanniques, « Dans l'ensemble, le risque de malformation parmi les grossesses signalées par les hommes était 50 % plus élevé chez les vétérans de la guerre du Golfe (GWV) que chez les non-GWV ». La conclusion de l'étude a déclaré : « Nous n'avons trouvé aucune preuve d'un lien entre le déploiement paternel dans la guerre du Golfe et un risque accru de mortinatalité, de malformations chromosomiques ou de syndromes congénitaux. Des associations ont été trouvées entre le service des pères dans la guerre du Golfe et un risque accru de fausse couche. et des malformations moins bien définies, mais ces résultats doivent être interprétés avec prudence car de tels résultats sont susceptibles de biais de rappel. La découverte d'une relation possible avec des anomalies rénales nécessite une enquête plus approfondie. service des mères dans le golfe."
Animaux
Il a été rapporté que l'uranium a causé des défauts de reproduction et d'autres problèmes de santé chez les rongeurs , les grenouilles et d'autres animaux. L'uranium s'est avéré avoir des effets cytotoxiques, génotoxiques et cancérigènes dans les études animales. Il a été démontré chez les rongeurs et les grenouilles que les formes hydrosolubles de l'uranium sont tératogènes .
Biochimie bactérienne
Il a été démontré que les bactéries et les protéobactéries telles que Geobacter et Burkholderia fungorum (souche Rifle) peuvent réduire et fixer l'uranium dans le sol et les eaux souterraines . Ces bactéries changent soluble U (VI) dans la mise en forme complexe hautement insoluble U (IV) ion, en arrêtant donc le lessivage chimique .
Comportement dans le sol
Il a été suggéré qu'il est possible de former une barrière réactive en ajoutant quelque chose au sol qui causera la fixation de l'uranium. Une méthode consiste à utiliser un minéral ( apatite ) tandis qu'une deuxième méthode consiste à ajouter une substance alimentaire telle que l' acétate au sol. Cela permettra aux bactéries de réduire l'uranium (VI) en uranium (IV) qui est beaucoup moins soluble. Dans les sols tourbeux , l'uranium aura tendance à se lier aux acides humiques , ce qui tend à fixer l'uranium dans le sol. JD Chaplin et al. ont récemment rapporté des progrès dans la technique des gradients diffusifs en couches minces , qui ont fourni une méthode pour mesurer l' uranium biodisponible labile dans les sols, ainsi que dans l'eau douce et l'eau de mer.