La contamination massive des terres agricoles par les radionucléides se produit, en règle générale, en raison d'accidents importants dans les entreprises de l'industrie nucléaire ou les centrales nucléaires. De tels accidents se sont produits à Windscale (Angleterre) et au sud de l'Oural (Russie). Le plus grand accident s'est produit en avril 1986 à la centrale nucléaire de Tchernobyl. Cette dernière a entraîné une contamination intensive des sols sur plusieurs milliers de kilomètres carrés.
Les principaux facteurs contribuant aux effets des rayonnements dans les zones agricoles sont les suivants :
- si le rayonnement provient d'une exposition unique ou à long terme
- quantité totale de substances radioactives pénétrant dans l'environnement
- rapport des radionucléides dans les retombées
- distance entre la source de rayonnement et les terres agricoles et les établissements
- les caractéristiques hydrogéologiques et pédologiques des terres agricoles et le but de leur utilisation
- particularités du travail de la population rurale; alimentation, approvisionnement en eau
- temps écoulé depuis l'accident radiologique.
À la suite de l'accident de Tchernobyl, plus de 50 millions de curies (Ci) de radionucléides principalement volatils ont pénétré dans l'environnement. Lors de la première étape, qui a duré 2.5 mois (la « période de l'iode »), l'iode 131 a produit le plus grand danger biologique, avec des doses importantes de rayonnement gamma de haute énergie.
Les travaux sur les terres agricoles pendant la période iodée doivent être strictement réglementés. L'iode-131 s'accumule dans la glande thyroïde et l'endommage. Après l'accident de Tchernobyl, une zone de très forte intensité de rayonnement, où personne n'était autorisé à vivre ou à travailler, a été définie par un rayon de 30 km autour de la centrale.
En dehors de cette zone interdite, quatre zones présentant différents taux de rayonnement gamma sur les sols ont été distinguées selon les types de travaux agricoles pouvant être effectués ; pendant la période de l'iode, les quatre zones avaient les niveaux de rayonnement suivants mesurés en roentgen (R):
- zone 1—moins de 0.1 mR/h
- zone 2—0.1 à 1 mR/h
- zone 3—1.0 à 5 mR/h
- zone 4—5 mR/h et plus.
En effet, du fait de la contamination « ponctuelle » par les radionucléides sur la période iodée, les travaux agricoles dans ces zones ont été réalisés à des niveaux d'irradiation gamma de 0.2 à 25 mR/h. Outre une contamination inégale, la variation des niveaux de rayonnement gamma était causée par différentes concentrations de radionucléides dans différentes cultures. Les cultures fourragères en particulier sont exposées à des niveaux élevés d'émetteurs gamma pendant la récolte, le transport, l'ensilage et lorsqu'elles sont utilisées comme fourrage.
Après la désintégration de l'iode-131, le principal danger pour les travailleurs agricoles est présenté par les nucléides à longue durée de vie césium-137 et strontium-90. Le césium-137, un émetteur gamma, est un analogue chimique du potassium ; son absorption par les humains ou les animaux se traduit par une distribution uniforme dans tout le corps et il est excrété relativement rapidement avec l'urine et les fèces. Ainsi, le fumier des zones contaminées est une source supplémentaire de rayonnement et il doit être évacué au plus vite des élevages et stocké dans des sites adaptés.
Le strontium-90, un émetteur bêta, est un analogue chimique du calcium ; il est déposé dans la moelle osseuse chez les humains et les animaux. Le strontium-90 et le césium-137 peuvent pénétrer dans le corps humain par le lait, la viande ou les légumes contaminés.
Le découpage des terres agricoles en zones après la désintégration des radionucléides à vie courte s'effectue selon un principe différent. Ici, ce n'est pas le niveau de rayonnement gamma, mais la quantité de contamination du sol par le césium-137, le strontium-90 et le plutonium-239 qui sont pris en compte.
En cas de contamination particulièrement sévère, la population est évacuée de ces zones et les travaux agricoles sont effectués selon un rythme de rotation de 2 semaines. Les critères de délimitation des zones dans les zones contaminées sont donnés dans le tableau 1.
Tableau 1. Critères pour les zones de contamination
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Zones contaminées |
Limites de contamination des sols |
Limites de dosage |
Type d'action |
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1. Zone de 30 km |
- |
- |
Habitant de |
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2. Inconditionnel |
15 (Ci)/km2 |
0.5 cSv/an |
Les travaux agricoles sont effectués avec un horaire de rotation de 2 semaines sous contrôle radiologique strict. |
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3. Volontaire |
5 à 15 Ci/km2 |
0.01-0.5 |
Des mesures sont prises pour réduire |
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4. Radio- écologique |
1 à 5 Ci/km2 |
0.01 cSv/an |
Le travail agricole est |
Lorsque des personnes travaillent sur des terres agricoles contaminées par des radionucléides, l'absorption de radionucléides par l'organisme par la respiration et le contact avec le sol et les poussières végétales peut se produire. Ici, les émetteurs bêta (strontium-90) et les émetteurs alpha sont extrêmement dangereux.
À la suite d'accidents dans les centrales nucléaires, une partie des matières radioactives qui pénètrent dans l'environnement sont des particules faiblement dispersées et très actives du combustible du réacteur, les « particules chaudes ».
Des quantités considérables de poussières contenant des particules chaudes sont générées lors des travaux agricoles et en période de vent. Cela a été confirmé par les résultats d'enquêtes sur des filtres à air de tracteur prélevés sur des machines qui opéraient sur les terrains contaminés.
L'évaluation des charges de dose sur les poumons des travailleurs agricoles exposés aux particules chaudes a révélé qu'en dehors de la zone de 30 km les doses s'élevaient à plusieurs millisieverts (Loshchilov et al. 1993).
Selon les données de Bruk et al. (1989) l'activité totale du césium-137 et du césium-134 dans la poussière inspirée chez les opérateurs de machines s'élevait à 0.005 à 1.5 nCi/m3. Selon leurs calculs, sur la durée totale des travaux sur le terrain, la dose efficace aux poumons variait de 2 à
70 cSv.
La relation entre la quantité de contamination du sol par le césium 137 et la radioactivité de l'air de la zone de travail a été établie. Selon les données de l'Institut de santé au travail de Kiev, il a été constaté que lorsque la contamination du sol par le césium 137 s'élevait à 7.0 à 30.0 Ci/km2 la radioactivité de l'air de la zone respiratoire a atteint 13.0 Bq/m3. Dans la zone témoin, où la densité de contamination s'élevait à 0.23 à 0.61 Ci/km3, la radioactivité de l'air de la zone de travail variait de 0.1 à 1.0 Bq/m3 (Krasnyuk, Chernyuk et Stezhka 1993).
Les examens médicaux des conducteurs de machines agricoles dans les zones « claires » et contaminées ont révélé une augmentation des maladies cardiovasculaires chez les travailleurs des zones contaminées, sous forme de cardiopathies ischémiques et de dystonies neurocirculatoires. Parmi les autres troubles, une dysplasie de la glande thyroïde et une augmentation du taux de monocytes dans le sang ont été enregistrées plus fréquemment.
Exigences hygiéniques
Horaires de travail
Après de grands accidents dans les centrales nucléaires, des réglementations temporaires pour la population sont généralement adoptées. Après l'accident de Tchernobyl, une réglementation provisoire d'une durée d'un an a été adoptée, avec une TLV de 10 cSv. On suppose que les travailleurs reçoivent 50 % de leur dose due au rayonnement externe pendant le travail. Ici, le seuil d'intensité de la dose de rayonnement au cours de la journée de travail de huit heures ne doit pas dépasser 2.1 mR/h.
Lors des travaux agricoles, les niveaux de rayonnement sur les lieux de travail peuvent fluctuer de manière importante, en fonction des concentrations de substances radioactives dans les sols et les végétaux ; elles fluctuent également au cours des transformations technologiques (ensilage, préparation de fourrages secs, etc.). Afin de réduire les doses aux travailleurs, des réglementations sur les délais de travail agricole sont introduites. La figure 1 montre les réglementations introduites après l'accident de Tchernobyl.
Figure 1. Limites de temps pour les travaux agricoles en fonction de l'intensité du rayonnement gamma sur les lieux de travail.
Agrotechnologies
Lors de travaux agricoles dans des conditions de forte contamination des sols et des plantes, il est nécessaire de respecter strictement les mesures visant à prévenir la contamination par la poussière. Le chargement et le déchargement des substances sèches et poussiéreuses doivent être mécanisés ; le col du tube transporteur doit être recouvert de tissu. Des mesures visant à réduire le dégagement de poussière doivent être prises pour tous les types de travaux sur le terrain.
Les travaux avec des engins agricoles doivent être effectués en tenant compte de la pressurisation de la cabine et du choix du bon sens de marche, le vent latéral étant préférable. Si possible, il est souhaitable d'arroser d'abord les zones cultivées. L'utilisation généralisée des technologies industrielles est recommandée afin d'éliminer autant que possible le travail manuel dans les champs.
Il convient d'appliquer sur les sols des substances susceptibles de favoriser l'absorption et la fixation des radionucléides, en les transformant en composés insolubles et en empêchant ainsi le transfert des radionucléides dans les végétaux.
Machines agricoles
L'un des risques majeurs pour les travailleurs est la contamination des machines agricoles par des radionucléides. Le temps de travail autorisé sur les machines dépend de l'intensité du rayonnement gamma émis par les surfaces de la cabine. Non seulement la pressurisation complète des cabines est requise, mais également un contrôle approprié des systèmes de ventilation et de climatisation. Après le travail, un nettoyage humide des cabines et le remplacement des filtres doivent être effectués.
Lors de l'entretien et de la réparation des machines après les procédures de décontamination, l'intensité du rayonnement gamma sur les surfaces extérieures ne doit pas dépasser 0.3 mR/h.
Bâtiments
Un nettoyage humide de routine doit être effectué à l'intérieur et à l'extérieur des bâtiments. Les bâtiments doivent être équipés de douches. Lors de la préparation de fourrage contenant des composants poussiéreux, il est nécessaire de respecter les procédures visant à prévenir l'absorption de poussière par les travailleurs, ainsi qu'à maintenir la poussière hors du sol, de l'équipement, etc.
La pressurisation de l'équipement doit être maîtrisée. Les lieux de travail doivent être équipés d'une ventilation générale efficace.
Utilisation de pesticides et d'engrais minéraux
L'épandage de pesticides en poudre et granulés et d'engrais minéraux, ainsi que la pulvérisation à partir d'avions, devraient être limités. La pulvérisation mécanique et l'application de produits chimiques granulaires ainsi que d'engrais mixtes liquides sont préférables. Les engrais minéraux pulvérulents doivent être stockés et transportés uniquement dans des conteneurs hermétiquement fermés.
Les travaux de chargement et de déchargement, la préparation des solutions de pesticides et les autres activités doivent être effectués en utilisant un maximum d'équipements de protection individuelle (combinaisons, casques, lunettes, respirateurs, gants et bottes en caoutchouc).
Approvisionnement en eau et alimentation
Il devrait y avoir des locaux spéciaux fermés ou des fourgonnettes sans courants d'air où les travailleurs puissent prendre leurs repas. Avant de prendre leurs repas, les travailleurs doivent nettoyer leurs vêtements et se laver soigneusement les mains et le visage avec du savon et de l'eau courante. Pendant les périodes estivales, les travailleurs sur le terrain doivent être approvisionnés en eau potable. L'eau doit être conservée dans des récipients fermés. La poussière ne doit pas pénétrer dans les récipients lors du remplissage avec de l'eau.
Examens médicaux préventifs des travailleurs
Des examens médicaux périodiques doivent être effectués par un médecin; l'analyse en laboratoire du sang, l'ECG et les tests de la fonction respiratoire sont obligatoires. Lorsque les niveaux de rayonnement ne dépassent pas les limites autorisées, la fréquence des examens médicaux ne devrait pas être inférieure à une fois tous les 12 mois. Lorsque les niveaux de rayonnement ionisant sont plus élevés, les examens doivent être effectués plus fréquemment (après semis, récolte, etc.) en tenant dûment compte de l'intensité du rayonnement sur les lieux de travail et de la dose totale absorbée.
Organisation du contrôle radiologique des zones agricoles
Les principaux indices caractérisant la situation radiologique après les retombées sont l'intensité du rayonnement gamma dans la zone, la contamination des terres agricoles par les radionucléides sélectionnés et la teneur en radionucléides des produits agricoles.
La détermination des niveaux de rayonnement gamma dans les zones permet de tracer les limites des zones fortement contaminées, d'estimer les doses de rayonnement externe aux personnes engagées dans les travaux agricoles et d'établir des programmes correspondants prévoyant la sécurité radiologique.
Les fonctions de surveillance radiologique en agriculture sont généralement du ressort des laboratoires radiologiques du service sanitaire ainsi que des laboratoires radiologiques vétérinaires et agrochimiques. La formation et l'éducation du personnel affecté au contrôle dosimétrique et aux consultations de la population rurale sont assurées par ces laboratoires.