Accumulation et élimination du ¹⁰⁶Ru par Daphnia magna Strauss. Etude des voies directe et trophique

Accumulation and elimination of ¹⁰⁶Ru by Daphnia magna. A study of direct and trophic pathways

¹ BDCI CEA/COGEMA, Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire, Département de Protection de l'Environnement et des Installations, Laboratoire de Radioécologie des Eaux Continentales, IPSN/CEA, 13108 Saint-Paul-Lez-Durance, France
² Institute of Landscape Ecology, Czechoslovak Academy of Sciences, 37005 Ceské Budĕjovice, Czechoslovakia
³ Centre National de la Recherche Scientifique, IPSN/CEA, 13108 Saint-Paul-lez-Durance, France

Résumé

L'étude des transferts direct et trophique du ¹⁰⁶Ru chez Daphnia magna Strauss a été conduite dans le cadre d'un programme de recherches visant à expliquer et modéliser la distribution de ce radioélément au sein des écosystèmes d'eau douce. L'accumulation et l'élimination du ¹⁰⁶Ru par des populations hétérogènes de daphnies, contaminées par un apport aigu de RuCl₃ dans l'eau, se déroulent en deux phases pouvant être décrites à l'aide d'un modèle bicompartimental. Ce transfert est caractérisé par un facteur de concentration de 130, et une élimination très rapide se traduisant par deux périodes biologiques, la première (T_b1), de quelques minutes, et la seconde (T_b2), de trente heures. La contamination de Daphnia magna par voie alimentaire a été effectuée avec deux espèces d'algues unicellulaires planctoniques, Scenedesmus communis Hegewald et Chlorella pyrenoidosa Chick, distribuées quotidiennement sous forme de rations préalablement contaminées. Dans ce cas, la cinétique d'accumulation du ¹⁰⁶Ru ne présente qu'une seule phase. L'analyse des facteurs de transfert trophique obtenus pour les deux espèces d'algues (0,107 et 0,013 respectivement avec Scenedesmus et Chlorella) montre que la digestion des cellules n'intervient pas dans l'accumulation du radionucléide. L'élimination du ¹⁰⁶Ru ainsi accumulé est identique dans son intensité et sa rapidité à celle observée à la suite de la contamination par transfert direct. Les périodes biologiques calculées indiquent que quel que soit le vecteur de son transfert, la présence du ¹⁰⁶Ru dans Daphnia magna n'est que transitoire.

Abstract

In order to explain and describe ¹⁰⁶Ru distribution in freshwater ecosystems, an experimental research programme on this radionuclide was undertaken, including the study of its transfer from water and food to Daphnia magna. Uptake and release of ¹⁰⁶Ru by an heterogeneous population of daphnids following an acute contamination of the water are two-phase in accordance with a bi-compartmental model. A concentration factor of 130 is reached at accumulation steady state. Elimination of the radionuclide results in two biological half-lives of less than 30 hours. For trophic transfer, previously contaminated food rations constituted by unicellular planktonic algae, Scenedesmus communis and Chlorella pyrenoidosa were distributed daily. ¹⁰⁶Ru accumulation by the trophic route is only one-phase, whereas the coresponding elimination is quite similar to that of direct transfer, as far as intensity and kinetics are concerned. Trophic transfer factor values are 0.107 and 0.013 (w.w.) respectively for Scenedesmus and Chlorella showing that ¹⁰⁶Ru uptake is quite independent from cell digestion.