Contribution des isotopes du radium à l’évaluation des dynamiques temporelles d’infiltration des eaux de surface dans les aquifères
Sabine Veuille
Le temps de séjour des eaux de surface lors de leur infiltration dans un aquifère influence de nombreux processus biogéochimiques et indirectement la qualité des eaux souterraines. Ces processus aident notamment à l’atténuation naturelle des contaminants sur laquelle reposent les captages d’eau potable de type filtration sur berge induite (FSB) comme prétraitement économique et naturel des eaux de surface. La quantification du temps de résidence des eaux de surface infiltrées est une information préalable nécessaire pour anticiper les problèmes de qualité de ces systèmes. Dans le cas de la FSB, en raison du régime hydro-climatiques saisonnier et des séquences de pompage variables, l’infiltration induite de l’eau de surface est un processus hétérogène mal décrit par les approches hydrodynamiques classiques. Les traceurs naturels radio-isotopiques apportent un espoir de pouvoir mieux comprendre la dynamique complexe de ces processus d’infiltration.
Les isotopes du radium présentent un potentiel inexploité pour retracer la dynamique des eaux de surface infiltrées. Le radium est un élément géogénique avec quatre isotopes principaux recouvrant des gammes de demi-vie idéales (4 jours à 1600 ans) pour et comprendre la diversité des temps de résidence des eaux d’infiltration dans le souterrain aux sites de FSB. Son potentiel pour caractériser le processus de mélange des eaux douces et salées, pour dater l’eau de mer ou pour estimer des bilans de masse dans les estuaires côtiers a été largement démontré.
L’utilisation des isotopes du radium dans ce nouveau cadre comporte cependant de nombreux défis. En eau douce le radium est sensible aux processus d’adsorption-désorption qui dépendent de la force ionique de l’eau, du pH et des conditions redox du milieu. Les conséquences de ces processus ont des implications aussi bien au niveau du cadre interprétatif de l’hypothèse d’utilisation du radium en eau douce, que de l’échantillonnage sur fibres de manganèse ou encore sur la mesure de l’élément par alpha-spectrométrie. Pour apporter des éléments de réponses à ces questions une étude de cas a été menée durant deux ans sur un site de (FSB) au Québec et a permis de récolter 115 échantillons. Cette étude repose aussi sur des essais en laboratoire afin de dimensionner le rendement d’échantillonnage et d’évaluer la précision de la mesure.