Spatiotemporal Dynamics and Health Risk Assessment of Gross Beta Radioactivity in a Tropical Reservoir: Insights from Phase Partitioning and Long-Term Monitoring

Chaque goutte d'eau que nous buvons porte une histoire silencieuse écrite dans les atomes qu'elle contient. Certains de ces atomes sont naturellement radioactifs, vestiges de la formation de la Terre qui se désintègrent lentement depuis des milliards d'années. Les scientifiques appellent ces matières naturellement radioactives des NORM. Si le mot « radioactivité » évoque souvent des images d'accidents industriels ou d'armes nucléaires, ces traces naturelles sont partout, présentes dans le sol, les roches et l'eau qui s'écoule sur elles. Pour les responsables de notre eau potable, le défi n'est pas d'éliminer entièrement ces traces naturelles — une tâche impossible — mais de comprendre leurs niveaux et de s'assurer qu'ils restent bien en dessous du seuil où ils pourraient nuire à la santé humaine. Cela nécessite une compréhension profonde de la manière dont l'eau circule à travers le paysage, comment elle ramasse ces particules invisibles, et si les stations de traitement qui purifient notre eau peuvent réellement les éliminer.

Dans le sud tropical de Taïwan, où le paysage est sculpté par les montagnes et imprégné par des pluies saisonnières intenses, une équipe de chercheurs s'est donné pour mission de cartographier ce monde invisible. Ils se sont concentrés sur le réservoir de Mudan, une source vitale d'eau potable pour quinze municipalités de la région. Les scientifiques voulaient répondre à une question simple mais critique : comment les fortes pluies de la mousson estivale modifient-elles la quantité de radioactivité naturelle dans le réservoir ? Pendant des décennies, une hypothèse courante en science de l'eau a été que les polluants deviennent plus concentrés lorsque les niveaux d'eau baissent pendant les saisons sèches, un peu comme le sel laissé derrière soi lorsqu'une flaque d'eau s'évapore. Cependant, dans un lieu défini par des tempêtes violentes et des ruissellements massifs, les chercheurs soupçonnaient que l'histoire pourrait être différente. Ils ont passé près de quatre ans, de 2022 à 2025, à collecter des centaines d'échantillons d'eau pour voir si les fortes pluies entraînent davantage de matières radioactives dans l'eau, ou si l'eau les dilue simplement.

L'équipe a établi un réseau de dix stations d'échantillonnage, allant du centre profond du réservoir jusqu'au sommet des cours d'eau de montagne qui l'alimentent. Ils ont collecté de l'eau tous les quelques mois, suivant l'évolution des niveaux d'« activité bêta brute » — une mesure de la radioactivité totale provenant de toutes les particules émettrices de bêta — au fil du temps. Ce qu'ils ont découvert a renversé l'idée traditionnelle de la concentration en saison sèche. Au lieu de trouver les niveaux les plus élevés lorsque l'eau était basse et calme, les chercheurs ont découvert que la radioactivité atteignait son pic pendant la mousson d'été. En juillet, lorsque la moussole du sud-ouest apporte des pluies torrentielles et des typhons, la radioactivité moyenne dans l'eau atteint son point le plus haut. Les relevés les plus intenses provenaient d'un affluent spécifique en amont, là où la pluie lavait le sol et la roche des montagnes directement dans le réservoir. Les données ont montré que les fortes pluies ne diluaient pas la radioactivité ; au contraire, elles agissaient comme un puissant balayage, emportant les matières naturellement radioactives des terres vers l'approvisionnement en eau.

Une fois l'eau arrivée dans le réservoir, les scientifiques devaient comprendre sous quelle forme ces matières radioactives se présentaient. Cette distinction est cruciale car les machines utilisées pour nettoyer l'eau potable sont conçues pour capturer les particules solides, comme la terre ou l'argile, mais elles laissent souvent passer les substances chimiques dissoutes. Pour tester cela, les chercheurs ont pris des échantillons et les ont filtrés à travers une membrane très fine qui piège les minuscules particules solides. Ils ont découvert que la quasi-totalité de la matière radioactive, soit environ 99 %, passait directement à travers le filtre. Cela signifiait que la radioactivité n'était pas fixée à la saleté ou au sable ; elle était dissoute dans l'eau elle-même, probablement sous forme de minuscules ions ou attachée à des colloïdes microscopiques trop petits pour être capturés par des filtres standards. Cette découverte expliquait une observation déroutante au niveau de la station de traitement des eaux locale : l'eau sortant de l'usine était presque identique à l'eau entrante en termes de radioactivité. Les processus standards de l'usine, qui consistent à mélanger des produits chimiques pour agglomérer les particules puis à les filtrer, n'étaient tout simplement pas conçus pour éliminer les substances dissoutes.

Malgré le fait que la station de traitement ne puisse pas éliminer ces particules dissoutes, l'évaluation finale de la sécurité de l'eau est rassurante. Les chercheurs ont calculé le risque potentiel pour la santé d'un adulte buvant cette eau quotidiennement pendant un an. Ils ont utilisé une approche conservatrice, supposant que toute la radioactivité provenait d'un seul isotope hautement toxique connu sous le nom de strontium-90, qui est beaucoup plus dangereux que le mélange naturel réellement présent dans le réservoir. Même avec cette hypothèse du pire scénario, la dose maximale qu'une personne recevrait en un an n'est que de 2,01 microsieverts. Pour mettre cela en perspective, la directive internationale de sécurité pour l'eau potable autorise jusqu'à 100 microsieverts par an. Le risque réel provenant du réservoir de Mudan est environ deux ordres de grandeur inférieur à la limite considérée comme sûre par l'Organisation mondiale de la Santé. L'eau est si propre, en termes de radioactivité, que même les pluies de mousson les plus extrêmes n'ont poussé les niveaux qu'à environ 5,5 % de la limite légale nationale.

L'étude conclut que bien que les pluies de mousson augmentent temporairement la radioactivité naturelle dans l'eau, le réservoir reste une source sûre pour l'approvisionnement municipal. Les niveaux de fond naturels sont simplement trop bas pour poser une menace, même lorsqu'ils sont à leur maximum. Cette conclusion a une implication pratique pour les gestionnaires de l'eau : il n'est pas nécessaire d'investir dans des technologies avancées et coûteuses comme l'osmose inverse pour éliminer ces particules naturelles spécifiques, car le système actuel est déjà suffisant pour protéger la santé publique. L'eau est sûre à boire, et la danse invisible de la radioactivité naturelle, dictée par les saisons et les montagnes, continue sans présenter de danger pour les populations qui en dépendent.