Laboratoire des isotopes radioactifs et stables

Ce laboratoire est dédié aux dosages des isotopes radioactifs et stables de l'eau. Deux méthodes sont utilisées:

•   La scintillation liquide pour: 
  • Le dosage du tritium ³H par comptage  et enrichissement electrolytique de l'eau (scintillation liquide à bas niveau)
  • Le dosage du carbone 14(¹⁴C)  après synthèse de benzène

•   La spectrométrie de masse pour:
  •  l'analyse du rapport carbone 13 sur carbone 12 (¹³C/¹²C) du carbone minéral dissous dans l'eau 

Dosage du ³H: traceur global du transfert de l'eau dans le cycle de l'eau

Le tritium (³H), isotope radioactif de l'hydrogène (¹H), fait partie intégrante de la molécule d'eau (³H¹HO). Il permet de répondre à 3 objectifs:

• tracer le transfert de l'eau dans le cycle de l'eau
• réaliser la datation quantitative et semi-quantitative de l'eau récente
• servir d'indicateur de mélange d'eau récente - eau ancienne

Il a une période de demi-vie de 12,32 ans et sa teneur s'exprime en Unité Tritium (UT), où1 UT = 1 ³H pour 10^18  1H.

Technique de dosage du tritium utilisée au laboratoire des isotopes radioactifs et stables d'EMMAH (©EMMAH)

Le tritium a une origine essentiellement atmosphérique et artificielle depuis 1952 (essais thermonucléaires et centrales nucléaires). Depuis 1980, nous observons une diminution progressive de la teneur en tritium dans les précipitations. Actuellement elle est comprise entre 6 et 20 UT en Europe. Nous sommes donc contraints de procéder à un enrichissement électrolytique de l'ordre de 30 fois, préalablement à la mesure de la teneur en tritium par comptage en scintillation liquide, le niveau de détection de cette technique étant de l'ordre de 10 UT.

Dosage du ¹⁴C

Le carbone 14 (¹⁴C) est l'isotope radioactif du carbone. Il a une période ou demi-vie de (5730 ± 40) ans. Cette analyse nous permet de déterminer l’âge du carbone contenu dans un échantillon. Le carbone est un élément constitutif de la matière organique et des roches carbonatées. Dans le cas des eaux, ce sont les carbonates qui sont datés.
 

Technique de dosage du ¹⁴ C  utilisée au laboratoire des isotopes radioactifs et stables d'EMMAH (©EMMAH). Pour estimer l'activité mesurée au bout du temps t, on utilise une loi de décroissance radioactive (dégradation par unité de temps et unité de masse)

Le carbone 14 a une origine atmosphérique naturelle à laquelle s'ajoute un apport artificiel de 1952 à 1980 avec un maximum en 1963. La méthode que nous utilisons permet la datation des eaux souterraines jusqu’à environ 35 000 ans. L'utilisation du ¹⁴C comme radiochronomètre est fondée sur l'estimation de sa décroissance radioactive. La principale difficulté est de déterminer l’activité initiale, du fait de la contamination par du carbone thermonucléaire, dans le cas de présence d’eau récente, ou de carbone mort dans le cas de dissolution de carbonate ou de CO2 gazeux profond. La mesure du rapport ¹³C/¹²C est impérative

Analyse du rapport  (¹³C/¹²C) du carbone minéral dissous dans l'eau

 Sur l’eau brute ou sur les carbonates précipités, la méthode consiste à extraire, sous vide, le dioxyde de carbone obtenu par attaque à l’acide orthophosphorique sur les carbonates contenus dans les échantillons d’eau.  Le rapport ¹³C/¹²C du dioxyde de carbone obtenu est ensuite analysé par spectrométrie de masse.
 

A gauche: Pour purifier et piéger le CO2, on utilise alternativement la carboglace (-75°C) et l’azote liquide (-196°C). A droite:Spectromètre de masse Finnigan DS
 

Contact

Milanka Babic, technicienne de recherches
  +33 (0)4 90 14 44 80
  milanka.babic@univ-avignon.fr