Contribution of environmental tracers to knowledge of the age of groundwater
Apports des traceurs environnementaux à la connaissance de l’âge des eaux souterraines
Résumé
Environmental tracers are relevant tools for understanding the water cycle and particularly for understanding the circulation of groundwater. Groundwater is indeed invisible to humans most of the time and circulates in complex and heterogeneous geological environments. This resource suffers from serious anthropogenic impacts due to its overexploitation, especially in arid regions. It also undergoes a degradation of its chemical, even bacteriological quality by the use in particular of pollutants on the surface of the ground. Water stocks, their evolution and their vulnerability must therefore be estimated. Understanding of the groundwater cycle is accessible, in particular through the use of chemical compounds such as environmental tracers, which will integrate the water molecule, or dissolve in water and follow it along it course in the rocks. Knowledge of the origin of these tracers in water and their evolution, coupled with high-performance analytical techniques, should make it possible to reconstruct the history of these waters, in terms of residence time, mixtures, and geographical origin. The water age ranges estimated by these tracers go from a few days to several million years and therefore cover almost all of the water ages in the ground. Analytical techniques have progressed considerably from the second half of the 20th century, to allow these tracers to be measured at extremely low concentrations, with increasingly reduced volumes of water, thus allowing their democratization in the world scientific community. The interpretation models for these tracers have also been greatly developed in order to better consider the advective, dispersive and diffusive processes of water and associated tracers.
Les traceurs environnementaux sont des outils pertinents pour la compréhension du cycle de l’eau et particulièrement pour la compréhension de la circulation de l’eau souterraine. L’eau souterraine est en effet invisible à l’homme la plupart du temps et circule dans des milieux géologiques complexes et hétérogènes. Cette ressource subit de graves impacts anthropiques de par sa surexploitation, notamment dans les régions arides. Elle subit également une dégradation de sa qualité chimique, voire bactériologique, par l’utilisation notamment de polluants à la surface du sol. Les stocks d’eau, leur évolution et leur vulnérabilité doivent donc être estimés. La compréhension du cycle de l’eau souterraine est accessible, notamment par l’utilisation de composés chimiques tels que les traceurs environnementaux, qui vont intégrer la molécule d’eau, ou se dissoudre dans l’eau et suivre celle-ci le long de son parcours dans les roches. Une connaissance de l’origine de ces traceurs dans l’eau et de leur évolution, couplée à des techniques analytiques performantes, doivent permettre de reconstituer l’histoire de ces eaux, en termes de temps de résidence, de mélanges, et d’origine géographique. Les gammes d’âges de l’eau estimées par ces traceurs vont de quelques jours à plusieurs millions d’années et couvrent donc la quasi-totalité des eaux présentes dans le sous-sol. Les techniques analytiques ont beaucoup progressé à partir de la seconde moitié du XXeme siècle, pour permettre de mesurer ces traceurs à des concentrations extrêmement faibles, avec des volumes d’eau de plus en plus réduits, permettant ainsi leur démocratisation dans la communauté scientifique mondiale. Les modèles d’interprétation de ces traceurs se sont également beaucoup développés afin de mieux prendre en compte les processus advectifs, dispersifs et diffusifs de l’eau et des traceurs associés.
Origine : Version validée par le jury (STAR)