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LIMOUSIN

Contamination en radon d'une habitation Commune de GIOUX (Creuse)

Expertise complémentaire : Étude de la possibilité d'une contamination par l'atmosphère

Etude rkalisée dans le cadre des actions de Service public du BRGM 99-A-1 13

Septembre 1999 R 40769

Contavlzination en radon d'une habitation Colrtrnune de GIOUX' (Creuse)

Expertise cornpléilzentaire : Étude de la possibilité d'une contarnirzation par l'atnzosplzère

J-C. Baubron

Etude réalisée dans le cadre des actions de Service public du BRGM 99-A-1 13

Septembre 1999 R 40769

Contamination en radon d'une habitation - Commune de Gioux (Creuse) Expertise complémentaire : étude de la possibilité d'une contamination par l'atmosphère.

Mots clés : radon, contamination, atmosphère, habitation, mine, rnodélisation, Creuse.

En bibliograpliie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

J-C. Baubron (1999) - Contan~ination en radon d'une Iiabitation - Conmune de Gioux (Creuse) - Expertise complémentaire : étude de la possibilité d'une contamination par l'atmosphère. Rapport BRGM R 40769,33 pages, 14 figures.

Rapport BRGM R 40769

Contamination en radon d'une habitation - Commune de Gioux (Creuse) Expertise complémentaire : 8tude de la possibilité d'une contamination par l'atmosphère.

Synthèse

Lors d'investigations menées par la DDASS et I'IPSN, de fortes concentrations en radon ont été observées dans une habitation de la commune de Gious, située à peu de distance de travaux miniers d'une ancienne exploitation d'uraniiim. Les mesures complémentaires effectuées en juin 1998 par I'IPSN indiquent que la contamination en radon de la maison est très majoritairement dile au dégazage naturel de son sous-sol, duquel émane un flux d'environ 1,8 Bqlm2ls.

Une expertise a été menée par le BRGM en février 1999, qui a fait l'objet du rapport R 40526. Elle conclue que le radon provient très majoritairement du dégazage naturel du sous-sol de l'habitation, qui est située sur une faille.

En absence de mesures de contrôle, l'hypothèse d'un apport de radon par l'air atmosphérique contaminé au-dessus des anciens travaux miniers situés à proximité ne pouvait etre totalement exclue.

L'enregistrement en continu de la contamination atmosphérique en radon, sur une période de 1 mois, simultanément au droit de l'ancienne exploitation et près de l'habitation permet d'exclure totalement une contribution significative des anciens travaux miniers. Autrement dit, si une telle contamination advenait dans des conditions atmosphériques très particulières, elle serait, en tout état de cause, insignifiante au regard de la contamination propre de l'habitation.

Les concentrations atmosphériques en radon observées près de l'habitation, inférieures de moitié à celles observées au-dessus des anciens travaux miniers, sont en effet toujours très largement inférieures aux concentrations observées à Pintérieur de l'habitation. En outre, le régime des fluctuations de la concentration atmosphérique en radon implique que l'origine du radon de l'atmosphère, à l'altitude des mesures, est strictement locale, que ce soit au-dessus des anciens travaux miniers ou près de I'habitation. II n'existe donc aucun transport d'air éventuellement fortement contaminé en radon par le vent, dont le seul effet est une dilution de la concentration initiale.


contamination en radon d'une habitation . Commune de Gioux (Creuse) Expertise complémentaire : étude de la possibilité d'une contamination par l'atmosphère .

Sommaire

Synthèse ....................................................................................................................... 3

..................................................................................................................... Sommaire 5

Liste des figures .......................................................................................................... 6

........................................................................................................ 1 . Problématique 7

2 . Les moyens analytiques mis en œuvre ................................................................. 9

2.1 Instrumentation ..................................................................................................... 9

2.2 Données acquises ................................................................................................ 10

2.3 Calculs ................................................................................................................... 10

3 . Les résultats ............................................................................................................ 13

3.1 Valeurs obtenues ................................................................................................... 13 3.1.1 Le radon mesuré directement. anciens travaux miniers ............................ 1: 3.1.2 Le radon déduit du "'Po mesuré sur filtre. anciens travaux miniers ......... 13 3.1.3 Le radon déduit du "'Po mesuré sur filtre. près de l'habitation ................ 13 . . 3.1.4 Interpretation ............................................................................................ 13

3.2 Modélisation du signal radon ............................................................................ 16 3.2.1 La modélisation inverse pour le traitement du signal radon ..................... 16 3.2.2 Analyse des paramètres météorologiques ................................................. 17 3.23 Analyse du signal radon ........................................................................... 17 3.2.4 Analyse des variations des paramètres atmosphériques ........................... 26 3.2.5 Analyse de la pulsation du signal radon ................................................. 26 3.2.6 blodélisation de la pulsation du signal radon ........................................... 30

4 . Conclusions s u r l'origine du radon ...................................................................... 31

Bibliographie ............................................................................................................... 33


Contamination en radon d'une habitation . Commune de Gioux (Creuse) Expertise compl&-nentaire : étude de la possibilité d'une contamination par i'atmosphère

Liste des figures

........................... Figure 1 . Concentration en "'Po de l'atmosphère (20105-22/06)

........................... Figure 2 - Concentration en "'Po de l'atmosphère.(04/06-14106)

Figure 3 - Exemple de la variabilité de la concentration en radon de I'atmosplière . Comparaison interlaboratoires (USA) .............................

Figure 4 - Paramètres météo : pression . température (20105-1 9/06) ....................... Figure 5 - Paramètres météo : pression, température (04106-14/06) ....................... Figure 6 - Paramètres météo : vent. pluie (20105-19/06) ......................................... Figure 7 - Paramètres météo : vent. pltiie (04106-19/06) ......................................... Figiire 8 - Modélisation radon. atmosplière (habitation. 24105-18106) .................... Figure 9 - Modélisation radon, atmosphère (habitation, 04106-14/06) .................... Figure 10 - Evfodélisation radon. atmosphère (mine, 24105-18106) .......................... Figure 1 1 - Modélisation radon, atmosplière (mine, 04106-14/06) ............................ Figure 12 - Densité spectrale de puissance : Pression -Température ...................... Figure 13 - Densité spectrale de puissance : Vent - Pluie ......................................... Figure 14 - Densité spectrale de piiissance : Radon de l'atmosplière,

. . mine et habitation ....................................................................................


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1 Problématique

De fortes concentrations en radon ont été relevées en 1997 et 1998 par I'IPSN dans I'atmosplière d'une Iiabitation d'Hyvemeresse (commune de Gious, département de la Creuse). Cette habitatioii est située à proximité d'une ancienne exploitation d'uranium.

L'expertise du BRGM des analyses effectuées par I'IPSN, conclue que le radon provient très majoritairement du dégazage naturel du sous-sol de I'habitation, qui est située sur ilne faille (rapport R40326, février 1999). Cependant. en absence de iiiesures, il n'était pas possible d'éliminer l'hypothèse selon laquelle une partie de la contamination de l'air de l'habitation pouvait provenir de I'atmosphère éventuelleitient transportée par le vent depuis la zone des anciens travaux miniers. Une telle hypothèse n'est pas totalement irréaliste puisque l'ancienne mine correspond à une anomalie naturelle, fortement productrice de radon, dont l'essentiel des matériaux uraniferes a été extrait, mais où la perméabilité du sous-sol a été accnie, ce qui est Lin facteur important d'accroissement de la diffiision du radon dii sous-sol vers I'atmosphère.

fi convient donc de vérifier :

- d'une part si les concentrations en radon de I'atmosphère à l'estérieur de l'habitation sont suffisamment élevées pour induire une contamination de I'air à l'intérieur de I'habitation ;

- d'autre part s'il existe un gradient ou une différence de concentration en radon de I'air extérieur entre l'ancienne mine et I'habitation pour confirmer ou infirmer cette hypothèse selon laq~ielle les anciens travaux miniers pourraient apporter une contamination en radon de I'habitation par I'atmosphère. En particulier, les éventuelles différences de concentration en radon de I'atmosphère à un moment donné, au droit de la mine et près de I'habitation, peuvent apporter des informations sur l'origine de celui- ci.


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2. Les moyens analytiques mis en œuvre

2.1 INSTRUMENTATION

D'une manière générale, les concentrations en radon de l'atmosphère sont relativement faibles, y compris au droit cles exploitations d'uranium. La mesure de ces faibles concentrations nécessite des moyens analytiques adaptés. Le moyen analytiq~ie sélectionné ici est destiné à faciliter la mesure par un accroissement des valeurs mesurées (amplification du rapport signallbruit) en introduisant un facteur d'enrichissement. Pour cela, au lieu de mesurer directement le radon au moyen d'un capteur à semi-conducteur, la mesure du radon sera effectuée par la mesure des descendants rapides du radon (métaux), fixés sur un filtre au travers duquel l'air est aspiré selon un débit donné.

En conséquence, deux capteurs atmosphériques (prélèvement d'air selon un débit continu de 80 L/h) ont été placés à 1,s m du sol, l'un près de la maison et I'autre au droit de l'ancienne mine.

La détermination du radon est donc basée sur l'analyse des descendants à vie courte du radon 222 ('?'Rn) fixés sur le filtre, à partir de la mesure de l'activité alpha du polonium 214 ("'Po, émetteur à 7,7 MeV d'énergie). Le filtre, de diamètre 47 mm, est couplé a un spectromètre alpha monocanal spécifique du polonium 21 4.

Ces capteurs étaient alimentés par des panneaux solaires avec tine réserve d'énergie par une batterie. Le pas d'échantillonnage (temps d'intégration sur les capteurs) était de 15 minutes.

Les mesures ont débuté le 20 mai et se sont terminées le 19 juin au soir. Elles ont été confiées à la société Algade (87240 Bessines-sur-Gartempe).

Nota : le radon (isotope 222) a une période de 3,8 jours (la période correspond au temps nécessaire pour que la moitié du produit ait disparu). Sa décroissance, par émission alpha (émission de 2 protons et de 2 neutrons), conduit au polonium (isotope 218), qui décroit lui- méme par émission alpha, avec une période d e 3 minutes, en plomb (isotope 214). Le plomb (isotope 214) décroit par émission béta (émission d'un électron), avec une période de 27 minutes en bismuth (isotope 214), qu i décroît lui-même par émission béta, avec une période de 20 minutes, en polonium (isotope 214). Le polonium ainsi forme a une très courte période (180 miliisecondes). et décroit par émission alpha en plomb (isotope 210), qui lui a une période beaucoup plus longue, soit 22 ans. On peut donc le considérer comme stable a l'échelle de ces mesures.

On utilise la différence importante d'énergie des désintégrations alpha pour discriminer les émissions alpha successives. la mesure de la décroissance du polonium 214 étant ainsi spécifique avec un spectrométre a filtre d'énergie.


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2.2 DONNEES ACQUISES

Les concentrations en radon, relevées avec un pas d'acqi~isition de 15 mn, au moyen de ces 2 capteurs, sont mises en regard des données météorologiques, provenant de MétéoFrance, qui concernent les principaux paramétres qui agissent directement sur les conditions de transfert du radon entre le sous-sol et I'atmosphère : température, pression barométrique. vitesse du vent et pluviosité. Le pas d'acquisition des données tnétéorologiques est de 1 heure.

2.3 CALCULS

Les concentrations mesurées dtt "'Po (exprimées en Bqimj) doivent étre corrigées di1 coefficient d'enrichissement du système mis en place (pompage et filtre) et du facteur d'équilibre radoddescendant. Ce facteur d'équilibre et d'enrichissement est estimé, pour les conditions atmospliériques du site. à partir de la mesure simultanée, d'une part du radon, et d'autre part de ses descendants pour I'atmosplière au droit des anciens travaw miniers. En première analyse, ce coefficient d'enrichissement sera considéré comme équivalent pour I'atmosphère près de l'habitation, située à proximité. Le coefficient d'enrichissement varie fortement selon les conditions météorologiques (facteur d'équilibre 2''Pol"'Rn), tout comme I'émission du radon lui-même, et dans le même sens (fort accroissement du rapport en période d'inversion de température - période nocturne par exemple-, et de manière synchrone), mais sensiblement déphasée avec l'émission propre du radon. Ce déphasage entre le signal "'Rn et le signal V o est la conséquence de l'addition des temps de décroissaneeiproduction (périodes radioactives) des éléments fils du radon, en l'espèce principalement l'équilibre entre les " T b et ?"Bi. Le déphasage tliéorique est ainsi de 3 heures : 97 % du signal est obtenu en 2 heures, 99 % en 2 lieures et 30 minutes, et 99,9 % e n 3 heures.

Le traitement des données acquises pendant la période de 1 mois est effectué principalement au moyen du logiciel « Tempo », développé par le BRGiVI, dont certaines des applications qui concernent la modélisation dii comportement du radon dans les sols ont fait l'objet de publications (1996 et 1997).

Le traitement du signal est destiné à calciiler les périodes spécifiques des différents paramètres mesurés, et établir, par modélisation inverse en réponse iiiipulsionnelie, la valeur prédictive moyenne du signal radon en fonction des différents paramètres météorologiques pris en compte. ,

Ln concordance de la vtrletir pridictive moyenne obienzie pnr nrocléliscriion ci partir des pcrramPires drr sire de nzesure, civec /a valetir n~eszae'e polir le métne site, attestera de 1 'origine strictement loccrle dlr radon mestrri.


a 22 Gioux (Creuse) - Concentration en Polonium214 de I'atmosphere

Gioux (Creuse) - Concentration en Polonium214 de i'atrnosphère

Figure 2 - Coriceiifrntiorr eri Polorzirir~i 214 rIe I'nt~~zospliPre.

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3. Les résultats

3.1 VALEURS OBTENUES

3.1.1 Le radon mesuré directement, anciens travaux miniers

Le capteur (sonde Barasol) situé au droit des anciens travaux miniers indique une concentration moyenne en radon de I'atmosphère. à l'altitude d'écliantillonnage, soit 1,s m, de I'ordre de O à 120 BqIm3, avec une moyenne de 45 Bqlmj, et des excursions nocturnes pouvant atteindre 300 à 900 BqIni3. Ces mesures (réputées avoir une signification statistique) sont en fait peu significatives en raison du petit nombre d'évènements comptés (désintégrations) par pas de 15 mn. Néanmoins. sur la période de 1 mois prise en compte par les mesures, l'indication fournie par la valeur moyenne est Gable.

3.1.2 Le radon déduit du Polonium 214 mesuré sur filtre, anciens travaux miniers

Le capteur (filtre et spectromètre) situe au droit des anciens travaux miniers indique une concentration moyenne en ""0 de l'ordre de ZOO0 Bqlmj, avec des excursions nocturnes de I'ordre de 4000 à 40000 Bq/m3 (figures 1 et 2), ce qui conduit à des concentrations maximales en radon de l'atmosphère de 43 BqIm3 en moyenne, et des excursions de 100 à 300 Bqlm3. Les maxima de concentrations sont observés à 06 : 20. et les minima 12 heures après (alors que les maxima en "'Po sont places vers 04 : 30).

3.1.3 Le radon déduit du Polonium 214 mesuré sur filtre, près de l'habitation

Le capteur (filtre et spectromètre) situé près de l'habitation indique une concentration moyenne en ".'Po de I'ordre de 250 Bq/m3, avec des excursions nocturnes de I'ordre de 500 à 1500 Bqlmj (figttres 1 et 2), ce qui condilit à des concentrations maximales en radon de l'atmosphère de 18 Bq/m3 en moyenne, et des exc~irsions de 50 à 200 Bq/mj. Les maxima en ""0 sont superposés à ceux observés au-dessus des anciens travaux miniers.

3.1.4 Interprétation

Les concentrations en '::Rn mesurées directenlent (sonde Barasol) ait droit des anciens travaux miniers sont compatibles avec celles déduites de la mesure du V o au même site. La mesure de ces dernières est en revanche beaucoup plus précise, le rapport signallbruit étant aii moins 80 fois supérieur.


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OME I i E K S AVERAGE OUTDOOBBK W O N LEIEL 0.37 pCiiLor 13.7 Bq/m3 Ititerzoxroarffon mersureinentwitii Bureau of Mines DO1

Figure 3 - E.reniple de la variabilité de In coticetttrntioti eti ratloti (le l'att~zosplzère.

Site l e réfiretzce « aser(1ge orrtrloor [esel », cottiparnisotr Niterlahorntoires (USA).


Contamination en radon d'une habitation - Commune de Gioux (Creuse) Expertise complémenfaire : Btude de la possibilité d'une contaminafion par l'atmosphère,

Les valeurs observées au droit des anciens travaux miniers sont supérieures à celles mesurées près de l'habitation, ce qui est conforme à ce que l'on pouvait penser du contexte géologique et les perméabilités de surface.

Concernant le niveau de concentration, le niveau moyen normal de la concentration atmospliérique en radon, bien que variant très largement en fonction des lieux, est réputé avoir la valeur de référence d'environ 0,4 pCi/L selon l'Agence de Protection de i'Enviromement américaine (EPA). La figure 3 représente la variabilité temporelle quotidienne de cette valeur de référence, résultant des comparaisons interlaboratoires agréés, selon la norme EPA-Bureau of Mines pour les USA. Cette valeur moyenne normale de référence s'établit ainsi à 13,7 Bqlmj (*).

La concentration moyenne mesurée ici -hors anomalie minéralogique, structurale ou anthropique correspondant à l'ancienne mine - soit 17,6 Bqim3, est du même ordre. La légère différence observée peut être justifiée par le contexte géologique uniquement granitique du lieu de mesure à Hyvemeresse.

Ces concentrations en radon de I'atmosphère, mesurées tant au droit des anciens travaux miniers que de l'habitation, sont totalement incompatibles avec celles mesurées dans l'habitation elle-mème par I'IPSN: 1000 à 70000 ~ ~ / m j dans la cave, 100 à 10000 Bq1m-l au rez-de-chaussée. et 100 à 16000 Bq/rn3 à l'étage.

Les valeurs les plus faibles relevées dans les pièces lors des mesures effectuées par I'IPSN en juin 1998 correspondent bien aux périodes de ventilation, comme on pouvait le supposer. On peut aussi remarquer que la ventilation des pièces a toujours été insuffisante pour éliminer totalement le flux de radon émanant de l'habitation puisque les valeurs basses enregistrées ont toujours été assez largement supérieures à celles de I'atmosphère extérieure.

De plus, même lors des excursions de concentration observées dans I'atmosphère, i l existe un rapport d'au moins 100 à 200 entre les concentrations en radon de la cave et ceux de l'atmosphère extérieure, la cave étant toujours beaucoup pllis contaminée en radon que l'atmosphère. Comme il n'existe aucun procédé physique ou chimique naturel qui puisse accroître la concentration en radon de l'atmosplière de telle manière qu'elle atteigne une valeur 100 à 200 fois plus élevée, il est totalement impossible que la contamination en radon de l'habitation puisse provenir de l'air atmosphérique ayant transité au-dessus des anciens travaux miniers.

Enfin, les pics de concentrations observés dans la cave (milieu confiné) ont leur maximum vers 14-13 heures, et le minimum 12 heures après, alors que les pics mesurés

* la concentration et1 radon se mesure en pCiiL (picocurie par litre), ce qui correspond a 2 2 2 désintégrations par seconde et par litre ; ou encore en Bqlm' (bequerel par mètre-cube), ce qui correspond à une désintégration par seconde et par m'. Le rapport de conversion est donc Bqlm' = pCilL x 37.


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Enfin, les pics de concentrations observés dans la cave (milieu confiné) ont leur maximum vers 14-15 heures, et le minimum 12 heures après, alors que les pics mesurés dans I'atmosplière libre au-dessus des anciens travaux ont leur niasimum à 06 : 30 et le minimum à 18 : 30, alors que le maximum en radon dans l'atmosphère près de l'habitation se situe vers 10-1 1 heures (**). Ce décalage temporel entre les masima atmosphériques au-dessus des anciens travaux miniers et ceux dans la cave est incompatible avec la vitesse moyenne du vent (2 à 15 m/s pendant la période de mesure, soit un déplacement d'environ 40 km à plus de 300 km en 6 heures).

Les maxima de concentrations atmosphériques s'expliquent simplement. en chaque lieu, par les conditions de transfert du radon depuis le sous-sol, qui est fonction, d'une part de la perméabilité efficace ascendante aux gaz du sol dii lieu de mesure. et d'autre part du rapport entre le flux diffusif propre du radon et le flux d'advection du gaz porteur (***).

Arrtrenzent dit, le signal radon mesziré dans 1 àrmosphère cl'rrt1 lietr, dès lors qtr 'il es[ pirlsé régulièrement, devient le marquettr de ses conditions d'origine et cle trctnsJh.

3.2 MODELISATION DU SIGNAL RADON

3.2.1 La modélisation inverse pour le traitement du signal radon

Un logiciel (( Tempo )>, a été développé par le BRGM (J-L. Pinault) pour le traitement des séries de données chronologiques.

Il permet, entre autres :

- l'étalonnage des données de mestires brutes (conversion des signaux numériques ou analogiques en valeurs unitaires), et leurs corrections en fonction de diverses variables ;

** le décalage apparent des maxima entre le radon extrapolé de la mesure du "'Po au-dessus des anciens travaux miniers et celui extrapolé du "'Po près de Iliabitation peut être partiellement du à un artefact de calcul. Le rapport d'enrichissement utilisé entre le "'Rn et le "90 est, en effet, celui provenant des mesures effectuées au-dessus des anciens travaux miniers. Ce rapport n'est pas toitjours rigoureusement extrapolable d'un site ii l'autre en raison des conditions atmosphériques pouvant varier légèrement entre des sites même proches (le temps de résidence moyen dans l'atmosphère libre des descendants métalliques du radon peut varier sensiblement d'un site j. l'autre en fonction de la différence d'humidité, du taux d'empoussièrement. du gradient de température sol-atmosphère libre, etc.).

*** La diffusion est le procédé ptiysique passif de transport de matière, résultant de l'agitation moléculaire (mouvement brownien), qui tend 3 équilibrer les concentrations moléculaires d'un système non Iiomogène.

La convection est un procédé pliysique actif de transport de matière dont l'énergie est donnée par une différence de température (le mouvement s'effectue des températures élevées vers les températures faibles).

L'advection est un procédé physique actif de transport de rnatikre, dont I'ériergie est donnée par une différence de pression (le mouvement s'effectue des pressions élevées vers les pressions faibles).


Contamination en mdon d'une habitation - Commune de Gioux (Creuse) Expertise complémentaire : étude de la possibilitè d'une contamination pari'atmosphère.

- le calcul de périodogrammes de signaux pseudo-périodiques, et les réponses impulsionnelles entre signaux,

- la modélisation inverse des chroniques enregistrées, et donc le calcul du signal résultant normal en fonction des paramètres mesurés pris en compte.

3.2.2 Analyse d e s pa ramèt res météorologiques

Les figures il à 7 présentent l'évolution des paramètres : pression barométrique, température sous abri. vitesse instantanée du vent et pluie ; au cours de la période de mesure du radon dans I'atmosphère.

On remarque ainsi le passage d'une dépression pluvio-orageuse assez intense. à fortes rafales, entre le 2 et le S juin, qui a succédé à une période d'instabilité (queue de la précédente dépression, aussi de type pluvio-orageuse). Elle a été suivie d'une période plus calme de plus hautes pressions jusqu'aii terme des mesures.

Le passage de cette dépression est marqué par une baisse graduelle de la pression barométrique d'environ 15 hPa. qui s'est ensuite stabilisée vers 955-960 1iPa. La température, relativement élevée avant la dépression a fortement cliuté pendant cet épisode orageux et s'est ensuite stabilisée à une valetir normale saisonnière. On peut remarquer que la pulsation barométrique est très bien structurée pendant l'épisode calme de hautes pressions, avec un cycle de 12 heures caractéristique.

3.2.3 Analyse du s ignal radon

Les figures 8 a 11 présentent I'évolution du signal radon au cours de lû période considérée. On observe une pulsation très marquée à période 24 heures. Cette pulsation est mieux structurée pour l'atmosphère au-dessus des anciens travaux miniers que près de I'habitation. Ceci signifie que le flux est pliis intense (la concentration n'est qu'une traduction secondaire du flux). II est très fortement probable que ce phénomène soit la conséquence d'une perméabilité aux gaz du sous-sol beaucoup plus importante dans la zone des travaux miniers que près de l'habitation en raison, en particulier, des remblais déposés sur le sous-sol fracturé lors de l'exploitation, comparativement à un sous-sol non modifié près de I'habitation.

Pendant le passage de la dépression pluvio-orageuse, cette pulsation est atténuée. Deus raisons expliquent cette modification : d'une part le sol est imbibé d'eau, en conséquence la perméabilité aiix gaz est fortement diminuée et donc le flux de radon reste contraint dans le sol ; d'autre part la dilution atmosphérique est accrue en raison des rafales de vent, ce qui élimine une partie des descendants du radon à l'altitude de l'échantillonnage.


Gloux (Creuse) - Paramètres météorologiques

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1 2 m.,

Gioux (Creuse) - Paramètres météorologiques

Gioux (Creuse) - Paramétres météoroiogiqueç

Gioux (Creuse) - Paramètres météorologiques

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Figirre 7 - P(rr(rttiEtres ~tiitiurulogiqrrrs : Vent - Pliiie

Figiire 8 - ~VlotlPIis~ition rlir rnrloii : ntrirosplière près (le I'linbilnliorr -

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Figrrre I I - h.lorl6lisrrfio11 (III rrirlon : rrt11iosp1ii.r~. nir ùroif [IL. In ~iiirrc

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3.2.4 Analyse des variations des paramètres atmosphériques

Les figures 12 et 13 présentent les densités spectrales de puissance des séries numériques des paramètres atmosphériques.

La pluie n'indique aucune structuration de signal à cette échelle de temps. 11 en serait sans doute différemment à uiie plus longue échelle (annuelle par exemple).

Le vent présente une période peu structurée à 24 heures, ce qui correspond certainement à la disparition de l'effet thermique atmospliériqiie (le calme de la nuit par rapport aux turbtilences de la journée).

La température atmosphérique a un cycle de période 24 heures (contraste thermique jour-nuit), avec Lin effet à périodes 12 et 8 heures légèrement marqué (transitions).

La pression barométrique n'a pas de période à 24 heures, mais seulement à 12 heures précises (résonance de la barosphère). qu'il convient de ne pas confondre avec la marée terrestre (période de 1 1 lieures et 20 mn). Ce cycle à période de 12 heures de la pression barométrique est une caractéristique parfaite.

3.2.5 Analyse de la pulsation du signal radon

La densité spectrale relative du signal radon atmosphérique près de I'liabitation (figure 14) indique une période à 24 heures très bien structurée. On peut en déduire qtie les paramètres qui contrôlent l'émanation du radon ont cette caractéristique. La variation de la température atmosphérique est le principal facteur qui contrôle cette piilsation, en raison du changement du taux d'humidité du sol (condensation) à l'interface avec I'atmosphère, qui modifie d'une part la perméabilité aux gaz, et expulse d'autre part le radon fixé aux particules argileuses dans l'espace libre des pores du sol.

La densité spectrale relative du signal radon de l'atmosphère au droit des anciens travaux miniers indique une période à 24 heures, mais aussi à 12 heures, moins bien structurée.

La période à 12 heures est caractéristique de l'existence de l'effet de pression dans le sol. Ce phénomène, l'advection, constitue un flux de gaz asceildant (sortant) qui porte le radon, et correspond au dégazage naturel de la terre. I l réagit avec la pulsation barométrique, dont la période spécifique est de 12 heures, qui exerce une contre pression (entrant) dans l'espace des pores du sol.

En l'espèce, l'essentiel du flux provenant du sol de la mine est diffusif, avec une faible part advectif (attesté par la période à 12 heures), alors qu'il est exclusivement diffiisif près de l'habitation (période à 24 heures).


Densité spectrale de puissance : Pression -Température

0.00 0.02 0.01 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20

Fréquence (h-1)

Figiire 12 - Dertrité spectrale [le puissarice : Pr~ivsioti - Tmrpératnre

Densite spectrale de puissance : Vent - Pluie

0.00 1 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10

Fréquence (h-1)

Densité spectrale de puissance : Radon de i'atmosphère. mine et habitation

Pénode 24 h

Periode 12 h

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20

Fréquence (h-1)


3.2.6 Modélisation de la pulsation du signal radon

Parmi les paramètres atmospliériques qui agissent sur l'intensité clu signal radon. nous avotis vu que la température avait un rôle niajetir. La pluie, à pltis long terine. tout conlme le vent, auront aussi une action sur la structuration du signal radon atmosphérique.

En fait. après expérimeiitation, l'essentiel de la piilsation est expliqué par la température et la pluie (la prise en compte du vent ne modifie pas le résultat, la pluie et le vent étant associés). La part de l'action de la pression barométrique sur le signal radon au droit des anciens travaux miniers n'est pas calculable sur la période considérée. Une période d'enregistrement plus iongiie aurait été nécessaire.

Le résultat de la modélisation du radon à partir de la température et de la pluie est présenté au regard de la mesure (figures 8 à I l ) .

Cette modélisation explique correctement la pulsation quotidienne. sous forme d'une valeur moyenne Iioraire, y compris pendant la période dii passage de la dépression pluvio-orageuse. La qualité du résultat est meilleure pour l'atmosphère au-dessus de la mine que près de l'habitation. ce qui se traduisait par une densité spectrale relative de puissance maximale (1) pour la période 24 heures. ati lieu de 0.6 pour l'atmosphère près de l'habitation.

En rev'mche, il n'est pas possible, à partir de ces paramètres, de modéliser les pics nocturnes, tant en ce qui concerne leur intensité que leur faible durée. II est probable qu'il faille mesurer à la fois l'humidité du sol et celle de l'atmosphère (puisque le radon est mesuré à partir de ses descendants métalliques) pour parvenir à un résultat plus fidèle. Cependant. la modélisation à partir de la température et de la pluie décrit le signal moyen de manière fiable, en particulier en ce qui concerne les positions des maxima et minima le long de la journée.

La modélisation du signal radon atmospliérique confirme donc son origine locale par transfert depuis le sous-sol au droit du site de mesure, et non pas par transport aérien latéral depuis Lin autre lieu (la structuration du signal serait d'un autre type). Autrement clir, In plrlsntion chi sigtml est cnrncfL;ristiqlre cles cot7clirion.s loccrles clri site rle nieslire, prennnt en compte à lajois les cot7rlifion.s cle sottrce et les cor2clirion.s ci'e trrrnsfL;rt.

Et2 consL;qtre12ce, le rncluton annlysi clans 1 'nfniosplitre cru-rles.s~rs des anciens trava1t.r tizit7ier.s provient exclti.sivertient (121 SOIIS-sol loec~l ; ef de mi?n?e, le roclot? at?ulysL; dons 1 'ntt~~osphére prés de 1 'Iicrbitcrtion provietzt excl~rsivenzen( dtr sotrs-sol local.


Contamination en radon d'une habitation - Commune de Gioux (Creuse) Expertise complémentaire : étude de la possibilité d'une contamination par I'atmosphére.

4. Conclusions sur l'origine du radon

L'enregistrement simtiltané en continu du radon clans I'atmosplière aii droit des anciens travaux miniers et près de l'habitation atteste qiie :

- le radon atmosphérique mesuré à l,5 m au-dessus du sol provient exclusivement du sous-sol local et il n'existe auciin apport par transfert latéral. La modélisation du signal à partir des paramètres atmosphériques locaux permet d'expliquer totalement le rythme de la pitlsation quotidienne mise en évidence.

- le vent, vecteur de transfert latéral, a seulement un effet de diliitioii

- les concentrations mesurées sont faibles, et conformes aux concentratioris atmosphériques normales attendues en fonction de la litliologie dii sous-sol. Elles sont totalement incompatibles avec les concentrations très élevées mesurées dans l'habitation.

- les différences de concentrations observées entre les deux sites sont justifiées par les différences de perméabilité et de teneurs probables en uranium du sous-sol : zone anomale pour les travaux miniers avec des concentrations en uranium plus élevées et une perméabilité du sous-sol plus importante, relativement au site proche de la maison.

Autrement dit, les fortes concentrations en radon observées dans l'habitation d'Hyverneresse, commune de Gioux, proviennent exclusivement de l'habitation elle- même, et principalement du dégazage naturel du sous-sol de l'habitation.



Bibliographie

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