Published October 1990 | Version v1
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Study of silver-110M transfer mechanisms in freshwater. Conceiving and utilization of an experimental model of ecosystem and of a mathematical model to simulate the radionuclide through a trophic chain

Description

Uptake and retention of 110mAg are quantified from laboratory studies carried out on an experimental freshwater ecosystem composed by two abiotic units, water and sediment, and by four trophic levels: primary producer (Scenedesmus obliquus), first order consumers (Daphnia magna, Gammarus pulex, Chrionomus sp.), second order consumer (Cyprinus carpio) and third order one (Salmo trutta). The chosen analytical process consists in expressing each transfer by a mathematical equation which formulation is based on a theoric analysis. Experiments allow to calibrate parameters of these equations for each unit of the food chain. All experimental data concerning 110mAg uptake emphasize the radioprotection implications of this radioelement, because of the high values of the estimated radioecological parameters. On the basis of the results obtained, a determinist mathematical model has been conceived to simulate the radionuclide distribution in the food chain as a function of a chronic or acute contamination mode. Its application gives the development with time of the mean 110mAg concentration values for each trophic level. The first approaches based on the analysis of the results of field studies, carried out on ecosystems affected by chronic pollution (Rhone river) or acute one (as a consequence of the Chernobyl accident), give to the model an important explicative and global predictive quality. The age of the fish, their dietary habits which vary according to the annual cycle of the prey species and with theirposition in the food chain, appear such as essential parameters. The trophic pathway is clearly predominant whatever the contamination mode and, explains, for acute exposure, why accumulation of 110mAg can be prolonged for a long time after the surrounding environment contamination

Availability note (English)

MF available from INIS under the Report Number.

Abstract (French)

Le transfert et la retention de l'110mAg sont quantifies a partir d'etudes en laboratoire conduites sur un ecosysteme experimental comportant deux unites abiotiques, eau et sediment, et quatre niveaux trophiques: producteur primaire (Scenedesmus obliquus), consommateurs de premier ordre (Daphnia magna, Gammarus pulex, Chironomus sp.), consommateur de deuxieme ordre (Cyprinus carpio) et consommateur de troisieme ordre (Salmo trutta). La demarche adoptee consiste a traduire chaque transfert par une equation mathematique dont la formulation est basee sur une analyse theorique. Les parametres de ces equations sont cales a partir de l'experience pour chaque unite de la chaine trophique. L'ensemble des resultats relatifs a l'accumulation souligne l'importance qu'il faut accorder a l'110mAg en raison des valeurs tres elevees des parametres radioecologiques calcules. Sur la base des resultats obtenus, un modele mathematique deterministe, de simulation de la distribution du radioelement dans la chaine trophique en fonction du mode de contamination (chronique ou aigu) a ete concu. Il rend compte de l'evolution temporelle des valeurs moyennes des concentrations en 110mAg pour chaque niveau trophique. Les premieres approches fondees sur l'analyse des constats in situ se rapportant a des ecosystemes soumis a des rejets chroniques (Rhone) ou aigus (suites de l'accident de Tchernobyl), conferent au modele une importante valeur explicative et de prediction globale. L'age des poissons, leurs habitudes alimentaires en fonction des saisons et leur position au sein de la chaine trophique, sont apparus comme des parametres essentiels. Dans tous les cas, la voie trophique est nettement predominante pour les deux especes de poissons et explique la remanence de l'accumulation d'autant plus longue que le poisson est situe en bout de chaine

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Original title (French)
Etude des mecanismes de transfert de l'argent-110M en eau douce. Conception et exploitation d'un modele experimental d'ecosysteme et d'un modele mathematique de simulation de la distribution du radioelement au sein d'une chaine trophique

Publishing Information

Imprint Pagination
281 p.
Report number
CEA-R--5549