Composition et préparation des substrats dopés en césium

Une suspension d’illite purifiée à 10 g.L-1 dans 1 mM de NaCl est mise à agiter 24h (200 rpm) puis les deux phases sont séparées par centrifugation (7690 g pendant 15 minutes). La phase liquide est éliminée et la suspension reconstituée par ajout de NaCl (1 mM) stérile afin de conserver la concentration de 10 g d’illite.L-1. La suspension stock d’illite stérile est divisée en deux suspension dopées ensuite à partir d’une solution de CsCl (100 mM) stérile afin d’obtenir 10 et 100 mmol de Cs par kg d’illite. Les suspensions dopées sont agitées énergiquement (vortex) puis à 200 rpm pendant 48h. Ensuite les suspensions sont centrifugées 15 minutes à 7690 g. Le surnageant est stocké afin d’être analysé par ICP-MS XSERIES 2 Thermofisher pour mesurer la quantité de Cs non sorbé. La suspension d’illite (10 g.L-1) est ensuite reconstituée par ajout de NaCl (1 mM). Le poids sec du sol et l’humidité résiduelle sont déterminés selon la norme NF ISO 11465 (1993) en triplica. Une coupelle en aluminium est séchée à 105°C pendant au moins 45 min et placée ensuite dans un dessiccateur jusqu’à refroidissement puis pesée (m1). Une prise d’essai de 10 à 15 g de sol est placée dans la coupelle pesée (m2). Après séchage à 105 °C pendant au moins 24h (jusqu’à obtention d’une masse constante), la coupelle est déposée dans un dessiccateur jusqu’à refroidissement puis est à nouveau pesée (m3).

Le pourcentage d’humidité résiduelle (% HR) est déterminé selon la formule suivante en triplica :  Le fond de 3 tubes Nalgene® en polypropylène de 125 mL est percé d’un trou de 0,5 cm de diamètre et est ensuite recouvert d’une grille et d’un disque épais en aluminium. L’ensemble est pesé (m1), puis le pot est ensuite rempli du sol tamisé à 2 mm, qui aura au préalable été séché au moins 48h à température ambiante. L’ensemble est légèrement tassé et pesé (m2). Le tout est placé dans un récipient contenant de l’eau distillée. L’eau est ajustée à 1 cm au-dessus de la base du tube. Au bout de 24h, le pot est sorti du récipient et pesé (m3) après une période de repos de 10 min. Le calcul de la capacité au champ ou de rétention (CR) est le suivant (réalisé en triplica):  Le sol est aliquoté en deux lots afin de n’en doper qu’un seul et de garder l’autre non dopé comme témoin. Les deux lots sont préalablement pesés vides. 7 kg de sol est ajouté dans un premier bac (lot 1 : dopé en Cs) et 3 kg sont ajouté dans l’autre (lot 2 : non dopé en Cs – témoin). Le sol est ensuite dopé selon la méthode décrite par Wu et al., (2009).

2,795 L d’une solution de CsCl (25,3 mmol.L-1) sont ajoutés en surface des 7 kg de sol du lot 1 permettant d’atteindre à la fois une concentration en Cs de 11,2 mmol de Cs par kg de sol sec et la capacité maximale de rétention d’eau du sol (c’est-à-dire la saturation). 1,26 L d’eau ultra pure (EUP) est ajouté au sol du lot 2 afin d’atteindre également la capacité maximale de rétention d’eau. Pendant ces 6 semaines, un suivi de l’humidité des deux sols est réalisé par pesée régulière. Le sol est homogénéisé périodiquement (environ une fois par semaine). Une fois l’eau entièrement évaporée (~ 14 % d’humidité), chaque pot est à nouveau arrosé jusqu’à atteindre 50 % de la capacité de rétention d’eau et laissé 2-3 jours à l’obscurité à température ambiante pour s’équilibrer. La méthode utilisée s’inspire de la norme NF ISO 10390 (AFNOR 1994b). La prise d’essai est de 5 g ±0,1 g de sol préalablement séché à 40°C. Puis est ajouté 5 fois le volume du sol en eau distillée soit environ 25 mL (densité apparente du sol fixée arbitrairement à 1). Après agitation à 200 rpm pendant 15 min à température ambiante, les tubes sont mis à reposer 2h minimum. Avant la mesure avec un pH-mètre calibré, les tubes sont secoués énergiquement pour les remettre en suspension. A chaque nouvelle expérience, les bactéries sont pré-cultivées dans un milieu TSB (Tryptic Soy Broth) dilué au demi à 28°C et 200 rpm pendant 24h à partir de cryotubes. La biomasse bactérienne est récoltée par centrifugation à 7690 g pendant 10 min et le culot est lavé 2 fois avec une solution de NaCl 9 ‰. Il est ensuite repris dans 2 mL de la même solution et la densité optique (DO) est mesurée à 600 nm avec un spectromètre UV-visible VARIAN Cary 50 Scan. Afin de favoriser la croissance bactérienne en présence de l’illite dopée en Cs sans qu’il y ait de compétition ionique avec le potassium et l’ammonium des différents milieux de culture, différents milieux de croissance bactérienne sont testés (voir leur composition en annexe 1).