De l'échantillonnage à l'analyse : les isotopes du radium traceurs temporels pertinents de l'eau douce d'infiltration ?

« RÉSUMÉ :Dans ce travail il était question d’évaluer si les isotopes du radium pouvaient être utilisés comme traceurs potentiels de l’eau douce d’infiltration. Le radium est déjà utilisé comme traceur en milieu salé, mais son comportement change dans l’eau douce, et, dans ce nouveau contexte, il n’est plus conservatif. En eau douce le radium dissous est considéré provenir quasi exclusivement de la désorption du radium adsorbé sur la matrice de l’aquifère. Cependant, les hypothèses sur lesquelles repose cette affirmation sont très réductrices et basées sur des simplifications qui ne sont pas valides pour tous types d’environnement. L’examen de l’éligibilité du radium comme traceur de l’eau douce d’infiltration est passé par trois étapes. La première consistait à valider si les méthodes d’échantillonnage de l’eau salée pouvaient être appliquées à l’eau douce. À cette fin, des expériences furent menées in situ et en laboratoire. Des solutions sources de 232Th et de 226Ra ont été utilisées pour simuler un échantillonnage avec différents temps d’attente entre échantillonnage de l’eau et filtration. Les résultats ont montré une adsorption différentielle entre l’eau douce et l’eau salée pour le radium et le thorium. Cette adsorption est aussi dépendante aussi du temps d’attente. En conséquence un fractionnement chimique s’est produit entre le radium et le thorium. Un test de désorption a montré qu’une partie du radium adsorbé sur les parois du contenant pouvait aussi se désorber à l’échantillonnage suivant. Enfin, un essai de saturation des bidons n’a pas été concluant. Dans un second temps, la méthode de Geibert et al., (2013) a été améliorée pour réduire l’incertitude sur la mesure du 226Ra par l’outil d’analyse RaDeCC, ce dernier mesurant déjà les isotopes à vie courte du radium avec précision (Giffin et al., 1963; Moore & Arnold, 1996). L’amélioration du protocole et du post-traitement a ramené l’erreur relative à 12 % pour le meilleur compteur. Les échantillons contenant du 224Ra, provenant du 228Ra ou du 228Th, ont montré que l’activité biaisait la mesure de l’activité du 226Ra. Une correction a donc été mise en place avec deux échantillons synthétiques existants, ramenant l’incertitude sur les échantillons mixtes à ± 2,5 dpm. D’autres expériences de correction sur les interférences entre les isotopes pendant et après la mesure ont été menées, mais restent à améliorer.»

Abstract

« ABSTRACT : This work evaluates the potential of radium isotopes as tracers of infiltrating freshwater. While radium is commonly used as a tracer in saline environments, its behaviour differs markedly in freshwater systems, where it is no longer conservative. In such settings, dissolved radium is commonly assumed to originate almost exclusively from the desorption of radium adsorbed onto the aquifer matrix. However, the assumptions supporting this interpretation are overly restrictive and rely on simplifications that do not hold for all environmental contexts. Assessing the suitability of radium as a tracer for infiltrating freshwater involved three preliminary steps. The first step was to determine whether sampling methods used in saline water could be applied to freshwater. To this end, in situ and laboratory experiments were conducted. These experiments were using source solutions of 232Th and 226Ra to simulate samplings with a varying delay between water collection and filtration. Results showed differential adsorption in freshwater compared to saltwater, also depending on waiting time. This differential adsorption led to isotopic fractionation between radium and thorium. A desorption test showed that part of the radium adsorbed on the container walls could desorb during subsequent sampling. A container saturation test, however, was inconclusive. As a second step, the method of Geibert et al. (2013) was improved to reduce uncertainty in measuring 226Ra with the RaDeCC system, which already accurately measures short-lived radium isotopes (Giffin et al., 1963; Moore and Arnold, 1996). Protocol and posttreatment improvements reduced the relative error to 12% for the best detector. Samples containing 224Ra, derived from 228Ra or 228Th, showed that their activity biased the measurement of 226Ra. A correction method using two existing synthetic samples was developed, reducing uncertainty in mixed samples to ±2.5 dpm. Additional correction experiments addressing isotope interferences during and after measurement, as well as a 226Ra measurement using the RAD7, were also conducted but require further improvement.»