Outils innovants pour la surveillance des eaux souterraines : échantillonnage passif couplé à la Mesure Isotopique – ORIGAMI

Les dernières réglementations européennes relatives à la qualité des eaux ont pour objectif d’atteindre le bon état écologique et chimique des milieux d'ici 2015. Dans ce contexte, il est nécessaire de disposer d’outils de mesure pour assurer la surveillance des masses d’eau. La pratique usuelle d’échantillonnage d’eau souterraine est basée sur le prélèvement d’un échantillon ponctuel suivi d’une analyse en laboratoire mais cette pratique présente un certain nombre d’inconvénients (évaluation de la qualité chimique qui ne repose que sur l’analyse d’un échantillon ponctuel, transport de larges volumes d’eau, …).
Depuis une quinzaine d’année, une autre approche basée sur l’utilisation des échantillonneurs passifs s’est développée. Celle-ci permet de pallier les inconvénients de l’approche classique (obtention d’un échantillon moyenné sur le temps d’exposition, …). Alors que de nombreuses études présentent l’application des échantillonneurs passifs pour le suivi de la qualité des eaux de surface, il existe peu d’études appliquées aux eaux souterraines. Pourtant, l’utilisation d’échantillonneurs passifs en eaux souterraines serait particulièrement intéressante (obtention d’une concentration moyennée dans le temps pour des systèmes hydrogéologiques soumis à des variations de concentrations, mise en évidence de la stratification de la pollution par la pose d’échantillonneurs passifs à différentes hauteurs dans la zone saturée….) mais requiert des travaux spécifiques pour prendre en compte les particularités des eaux souterraines (faible circulation de l’eau notamment).
Du fait du phénomène d’accumulation des composés, les échantillonneurs passifs intégratifs peuvent non seulement donner accès à des concentrations moyennes intégrées sur le temps mais ils pourraient également permettre la mise en œuvre de mesures isotopiques. La mesure des compositions isotopiques des polluants a montré sa valeur ajoutée dans la compréhension du comportement et du devenir de ces derniers. Très peu utilisée à l’heure actuelle, cette méthode de couplage échantillonneurs passifs/mesure isotopique semble très prometteuse mais nécessite néanmoins une optimisation des conditions expérimentales.
Dans ce contexte, l’objectif du projet ORIGAMI est de développer des outils innovants basés sur l’échantillonnage passif couplé à une mesure isotopique pour améliorer la surveillance des eaux souterraines. Parmi les polluants d’intérêt, des polluants réglementés par la Directive Cadre sur l’Eau (DCE) dans les eaux souterraines à savoir les nitrates et les pesticides, mais également des métaux seront étudiés. Compte tenu de l’absence d’échantillonneur passif commercial pour le glyphosate et son principal métabolite, l’AMPA, un nouvel échantillonneur passif spécifique sera également développé. Une étude expérimentale menée en laboratoire permettra de définir les conditions d’applicabilité des outils développés pour la surveillance des eaux souterraines. L’échantillonnage par accumulation des composés par les échantillonneurs passifs devrait permettre l'analyse isotopique pour les éléments généralement présents à très faibles concentrations (au regard des quantités nécessaires pour ce type d'analyse), dans le but d’obtenir des informations sur l’origine des sources de pollution des nitrates et métaux, ainsi que de caractériser d'éventuelles processus physico-chimiques secondaires. Enfin, les outils proposés seront déployés sur des sites d’études (aquifères) afin de démontrer l’intérêt de ces outils par rapport à une approche classique de surveillance. Le projet ORIGAMI, projet de recherche fondamentale de trois ans est porté par le BRGM, organisme public de recherche, par un partenaire académique, l’ICOA et par deux partenaires privés que sont POLYINTELL et SUEZ Environnement. La labellisation du projet ORIGAMI a été demandée auprès de DREAM, la problématique du projet entrant tout à fait dans les champs thématiques de ce pôle de compétitivité.