Tracer Lab
L’étude des milieux aquatiques nécessite une compréhension approfondie des origines, du transport, du mélange et du devenir de l’eau et de ses solutés. Le laboratoire de traçage environnemental fournit des méthodes et techniques avancées reposant sur des traceurs environnementaux pour analyser et quantifier les dynamiques dans les systèmes aquatiques:
- «Datation» des échantillons d’eau: détermination du temps de résidence de l’eau depuis son dernier contact avec l’atmosphère.
- Mélange et transport: identification des différents types de fluides et quantification de leurs taux de circulation et de mélange.
- Échanges gazeux: évaluation des échanges gazeux entre un milieu aquatique et l’atmosphère ou d’autres réservoirs de gaz.
- Décryptage des processus physiques à partir des cycles biogéochimiques: séparation et quantification des effets liés aux processus physiques et à la transformation biogéochimique des espèces gazeuses.
- Reconstitution des conditions environnementales passées: examen des conditions physiques historiques dans les systèmes aquatiques (paléotempérature, paléosalinité, évolution du niveau des eaux souterraines).
Le laboratoire de traçage environnemental conçoit et propose un ensemble de techniques analytiques centrées sur les différentes espèces de gaz (gaz rares et espèces biogéochimiquement actives) et sur les isotopes environnementaux (stables ou radioactifs). L’expertise du laboratoire en matière de traçage fournit des connaissances essentielles sur les dynamiques physiques et biogéochimiques des systèmes aquatiques.
Spectrométrie de masse des gaz rares
Analyse de He, Ne, Ar, Kr, Xe et de leurs isotopes (ainsi que datation 3H/3He, voir ci-dessous). Le laboratoire d’étude des gaz rares se trouve à l’ETH, à Zurich et collabore étroitement avec le groupe groupe Géochimie et cosmochimie des isotopes.
miniRUEDI et GE-MIMS-APP
Analyse en continu sur site des espèces de gaz présentes dans l’eau et d’autres fluides environnementaux. Le spectromètre de masse portable miniRUEDI et la technique brevetée GE-MIMS-APP (deux innovations développées à l’Eawag) fournissent un outil simple mais efficace pour la quantification combinée des gaz inertes et biogéochimiquement actifs. Ces données permettent ensuite l’analyse intégrée des processus physiques, chimiques et biologiques.
Gaz transitoires à l’état de traces
Les concentrations de gaz inertes à l’état de trace (SF6, CFC, CF4, etc.) dissous en milieu aquatique correspondent à leur pression atmosphérique partielle au moment de l’échange entre l’atmosphère et l’eau. Comparer les concentrations de ces gaz dans un échantillon d’eau par rapport à leur évolution atmosphérique transitoire permet ainsi de «dater» celui-ci. Le laboratoire comprend un système d’analyse combinée du SF6 et des gaz rares. Nous mettons également au point une technique d’échantillonnage simple pour permettre l’analyse de toute une série de gaz transitoires à l’état de traces à l’aide de l’analyseur MEDUSA (conçu par le groupe d’étude des gaz climatiques de l’EMPA).
Modélisation inversée des traceurs dans les systèmes environnementaux
Nous mettons à disposition notre expertise et les outils numériques nécessaires à l’interprétation des données fournies par les traceurs en termes de processus et de conditions relatives aux échanges gaz / eau, ainsi qu’à la recharge des aquifères, ou pour dater des échantillons d’eau à l’aide de traceurs transitoires.
Radionucléides
Nous intégrons diverses techniques pour analyser les radionucléides dans les milieux aquatiques:
- Analyse du 3H à des niveaux ultra-traces par croissance du 3He et analyse isotopique ultérieure de l’He. Cette technique est généralement combinée à l’analyse des gaz rares pour la datation 3H/3He des échantillons d’eau.
- Enrichissement en isotopes 3H par électrolyse et analyse ultérieure avec la technique de comptage par scintillation liquide (CSL).
- Spectrométrie gamma pour l’analyse et la surveillance des radionucléides dans l’environnement (isotopes de Cs, Co, I, Lu, Mn, Pb, Zn, etc.)
