Bas de page

Contexte

Dans le cadre du projet CRITEX, un système visant à améliorer l’utilisation d’échantillonneurs passifs intégratifs dans les forages a été développé. Deux buts sont poursuivis, basés sur les capacités de pré-concentration des échantillonneurs passifs : d’une part, accéder à des mesures de concentration plus fiables ; d’autre part, permettre d’utiliser ces échantillonneurs pour la détermination de rapports isotopiques de certaines espèces métalliques (système Diapason, Brevet en instance, FR 17 51476).

Développement d’un outil innovant pour l’analyse des eaux souterraines

Pour ce qui concerne l’analyse des eaux souterraines, en particulier celles situées dans la zone critique (0-100 m de profondeur), nous avons développé et testé un système permettant de créer un flux d’eau continu dans un support à échantillonneurs passifs de type Diffusive Gradient in Thin film (DGT). Ce système est constitué d’une pompe avec un variateur de débit, d’un support à DGT, d’un débitmètre avec afficheur. Le DGT accumule les éléments traces sur une résine après qu’ils aient été captés par diffusion dans un gel spécifique.

Des simulations numériques en dynamique des fluides ont permis d’optimiser la géométrie de l’écoulement du flux aqueux dans le support, afin de limiter les effets de couche limite de diffusion et ainsi pré-concentrer correctement ces éléments.

Modèle économique

Le modèle économique du système est basé sur un assemblage d’équipements disponibles dans le commerce, l’innovation étant basée sur le support, conçu de A à Z (brevet en cours d’instruction). Ainsi, le système vise à recréer des conditions d’agitation de l’eau souterraine suffisantes pour rendre  l’épaisseur de la couche de limite de diffusion (DBL) à la surface des DGT la plus faible possible. Cette DBL limite les capacités de pré-concentration des DGT. Le système reproduit ainsi des conditions d’écoulement similaires à celles d’un écoulement non turbulent en eau de surface, conditions dans lesquelles les données de littérature montrent que l’influence de la DBL sur le piégeage des éléments peut être négligée. Les simulations ont permis d’optimiser la position des DGT dans le système et de paramétrer la vitesse du fluide (débit d’entrée imposé par une petite pompe à débit variable) afin d’obtenir un flux laminaire en surface des DGT.

Tests du système…

… en labo

Les résultats des tests des blancs de l’appareillage ont été conduits afin de s’assurer de la non contamination des matériaux. Des essais fonctionnels initiaux ont été effectués avec de l’eau du robinet pour observer le débit d’eau dans le système et pour déterminer ses caractéristiques techniques (courant, tension, conditions d’écoulement …). Ces premiers essais ont été effectués dans une colonne simulant un forage, comprenant la pompe, le support DGT et le débitmètre à bille.

… sur site à court terme

Afin de tester le système dans une configuration réelle, nous avons réalisé les premiers déploiements (pendant 6 jours chaque fois) sur un des piézomètres situés sur le site du BRGM. Parallèlement, un échantillonnage quotidien par pompage classique a été réalisé. Les analyses de l’eau et les analyses des DGT ont été faites pour obtenir une base de comparaison.

… sur site sur le long terme

Pour évaluer le système en conditions réelles et plus en routine, nous avons réalisé des tests sur des forages sur le bassin expérimental du Coët Dan (Naizin, Morbihan, Réseau RBV) début 2016. Les premiers résultats sont basés sur des éléments chimiques concentrés par le système de prélèvement intégratif, afin de comparer la masse accumulée d’éléments dans les DGT par rapport à la concentration dans l’eau. Les systèmes isotopiques qui pourraient être mis en œuvre concernent U, Sr, Nd, Ni (…) à l’exception de Cu et Zn pour le moment. Afin de déterminer si l’analyse des isotopes sur ces deux éléments est envisageable ou pas, des investigations complémentaires sont nécessaires. Il est en effet possible que les DGT ne soient pas suffisamment propres lorsque reçus du fabricant, impliquant une étape préalable de conditionnement. Il est également possible que les procédures utilisées sur le terrain nécessitent des précautions particulières pour éviter une contamination.

Responsable du WP : Philippe Négrel

Haut de page