Mesure in situ des isotopes du carbone (CH4, CO2)
L’amélioration de la compréhension du fonctionnement biogéochimique des écosystèmes aquatiques vise à quantifier finement la dynamique spatiale et temporelle du métabolisme des écosystèmes aquatiques, qui est fortement lié aux écoulements et mélanges d’eaux de différentes origines, au dégazage vers l’atmosphère, et à la réponse biologique. La mesure en continu de la variabilité spatiale et temporelle de la composition isotopique du carbone (13C/12C dans CO2 ainsi que CH4) est un complément particulièrement intéressant pour discriminer les sources et processus de carbone (biotique vs abiotique). Les mesures isotopiques sont classiquement réalisées par prélèvement en bouteille suivi d’analyse au laboratoire par spectrométrie de masse. Avec l’arrivée des spectromètres laser pour la mesure isotopique, la mesure in situ est aujourd’hui possible, permettant une cartographie 3D et un suivi continu.
Le spectromètre laser, technologie Membrane Inlet Laser Spectrometer (MILS), développé dans le cadre de TERRA FORMA est le prolongement des travaux de recherche en instrumentation de l’IGE (technique OFCEAS / application océanique) qui ont conduit à la conception de deux premiers prototypes de sondes in-situ d13C-CO2 et d13C-CH4. Il s’agira ici (1) de valider la précision du spectromètre laser d13C-CO2 existant avec calibration sur standards (0.2‰ en 10 min de mesure), couplage avec le système d’extraction membranaire, test et calibration en laboratoire, intégration finale de la sonde et premiers tests de déploiement en rivière (2) d’améliorer le spectromètre laser d13C-CH4 existant pour le rendre plus compact et léger pour calibration / validation par test en rivière et comparaison avec des données de prélèvements ponctuels.
Le spectromètre laser MILS offre la possibilité de réaliser in-situ des mesures isotopiques et donc d’atteindre de nouveaux secteurs (éloignés des laboratoires). Bien que la taille du spectromètre soit grande et le coût onéreux, le transfert de cette technologie issue de l’océanographie ouvre de nouvelles perspectives de compréhension du métabolisme des écosystèmes aquatiques.
Thématiques : Ressource en Eau, Pollution
- J. Triest, J. Chappellaz, R. Grilli, Patent WO2018127516A1 « System for fast and in-situ sampling of dissolved gases in the ocean » (CNRS, Grenoble FRANCE, 2017).
- R. Grilli,J. Triest, J. Chappellaz, M. Calzas, T. Desbois, P. Jansson, C. Guillerm, B. Ferré, L. Lechevallier, V. Ledoux, D. Romanini, « Sub-Ocean : subsea dissolved methane measurements using an embedded laser spectrometer technology ». Environ. Sci. Technol. 52, 10543–10551. DOI (2018).
- P. Jansson, J. Triest, R. Grilli, B. Ferré, A. Silyakova, J. Mienert, J. Chappellaz, « High-resolution under-water laser spectrometer sensing provides new insights to methane distribution at an Arctic seepage site ». Ocean Sci., 15, 1055–1069. DOI (2019).
- L. Lechevallier, R. Grilli, E. Kerstel, D. Romanini, J. Chappellaz, « Simultaneous Detection of C2H6, CH4 and d13C-CH4 Using Optical Feedback Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy in the Mid-Infrared Region : Towards Application for Dissolved Gas Measurements ». Atmos. Meas. Tech., 12, 3101–3109. DOI (2019).
- R. Grilli, F. Darchambeau, J. Chappellaz, A. Mugisha, J. Triest, A. Umutoni, « Continuous in situ measurement of dissolved methane in Lake Kivu using a membrane inlet laser spectrometer ». Geoscientific Instrumentation, Methods and Data Systems, 9(1), 141–151. DOI (2020).
Mis à jour le 21 mai 2024
