Analysis of the processes of transfer to plants by foliar route of radionuclide analogue in particulate form

Ce projet visait à quantifier et localiser des micro et nanoparticules stables de CeO2 appliquées au feuillage de cultures végétales modèles pour l'évaluation des risques environnementaux et la compréhension du transfert de particules radioactives. Trois tailles (10 nm, 50 nm et 460 nm) de particules ont été appliquées aux plants de laitue et de radis, puis rincées par de l'eau de pluie synthétique, puis récoltées après différentes périodes pour examiner comment la taille des nanoparticules influence leur interaction avec les caractéristiques des plantes et affecte la rétention et la translocation. Les feuilles de radis ont été exposées à des nanoparticules de 10 nm en mode jour/nuit, pour tester la voie stomatique, en plus d'exposer des plants de laitue (sans trichomes) pour évaluer la morphologie de surface sur la rétention. L'étude a utilisé des méthodes quantitatives et qualitatives pour analyser les particules de Ce dans les plantes, y compris la quantification ICP-MS et l'analyse synchrotron µXRF et µXANES pour la localisation et la spéciation. Les résultats ont montré une rétention de plus de 80 % pour les nanoparticules de 10 nm et 50 nm sur les feuilles de radis, nettement plus élevée que sur les feuilles de laitue, qui présentaient des valeurs de rétention comprises entre 54 % et 66 % pour les deux tailles. La rétention sur le radis a été plus rapide pour les particules de 10 nm que pour celles de 50 nm, car un rinçage 24 heures après la déposition ne montrait aucune différence par rapport à un rinçage après 6 heures pour les nanoparticules de 10 nm, tandis que celles de 50 nm présentaient une diminution de 53 % de la rétention. Le lavage à l'eau de pluie après 6 heures montrait une rétention réduite par rapport à 24 heures, les nanoparticules de 50 nm perdant 53 % de leur surface foliaire tandis que celles de 10 nm ne présentaient aucune perte notable. L'analyse par synchrotron a montré que l'incorporation des nanoparticules de 10 nm dans la plante se faisait principalement par la voie cuticulaire, avec un impact limité de la voie stomatale. Les deux types de nanoparticules étaient transloqués dans le mésophylle, probablement via les voies apoplastiques et symplastiques. La translocation n'était pas significative après 7 jours, et les images aux rayons X montraient que la majorité des particules restaient agrégées à la surface des feuilles, sans être susceptibles aux processus météorologiques comme le lavage. L'absence de translocation était probablement due à des blocages causés par l'agrégation ou au besoin de plus de temps pour le transport à longue distance. Aucune dissolution des nanoparticules n'a été détectée dans les tissus végétaux. L'augmentation observée de la rétention des nanoparticules par rapport à leur forme soluble soulève des inquiétudes quant à la sous-estimation de l'exposition en termes de prédiction de la dose, en particulier chez les plantes à surface rugueuse. De plus, le comportement de translocation des espèces solubles, comme le strontium (Sr), pourrait servir de point de départ prudent pour évaluer les nanoparticules de 10 nm. En revanche, les nanoparticules plus petites pourraient montrer une mobilité plus élevée dans les tissus végétaux, nécessitant des estimations plus représentatives. Ce travail pose finalement les bases pour mettre en lumière les écarts entre les bases de données sur les radionucléides solubles et les données spécifiques acquises sur les particules, contribuant ainsi à affiner les modèles d'évaluation des risques environnementaux afin de mieux refléter le comportement des radionucléides particulaires dans l'environnement. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour aborder d'autres facteurs impactant le transfert, tels que l'épaisseur de la cuticule et les périodes d'exposition prolongées