Comment les scientifiques évaluent-ils la pollution et la durabilité des eaux souterraines ?

Qu’est-ce qu’une eau souterraine ?

Une eau souterraine est une eau que l’on trouve sous terre. Elle peut s’accumuler dans les fissures et les espaces entre les roches et les sédiments, et former ainsi une ressource souterraine appelée « aquifère ». Selon ses caractéristiques ou celles de l’aquifère, l’eau souterraine peut être extraite par pompage pour l’irrigation, l’approvisionnement en eau potable ou industrielle, et à d’autres fins.

Comment les aquifères se forment-ils ? Pourquoi devrions-nous les utiliser de manière responsable ?

Les eaux souterraines font partie du cycle de l’eau. Lorsqu’il pleut, une partie de l’eau s’infiltre dans le sol et est drainée dans le sous-sol par gravité, jusqu’à ce qu’elle soit arrêtée par une roche compacte et imperméable, appelée « aquiclude ». Les aquifères sont souvent reliés à des cours d’eau et à d’autres masses d’eau de surface qui les alimentent pendant la saison sèche. Pendant la saison des pluies, ce système peut s’inverser : les eaux souterraines retournent alors dans les cours d’eau pour les réalimenter.

Qu’est-ce qu’un isotope et comment peut-il aider les scientifiques à comprendre le cycle de l’eau ?

La molécule d’eau est formée d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène. Certaines variations d’atomes d’un même élément chimique, appelées isotopes, aident à étudier le cycle de l’eau, notamment les eaux souterraines.

On appelle isotopes les atomes qui ont le même nombre de protons mais pas le même nombre de neutrons.

On utilise différentes techniques « isotopiques » pour mesurer les quantités et les proportions d’isotopes et pour déterminer leur origine, leur histoire, leurs sources et leurs interactions dans l’environnement.

L’eau a une « empreinte », ou « signature isotopique », qui varie en fonction de son origine. Les scientifiques analysent les isotopes pour suivre la pollution de l’eau tout au long de son cycle et en déterminer les sources. En Afrique du Nord, par exemple, les isotopes aident à mieux connaître les ressources en eaux souterraines et à les gérer de manière durable.

Comment les scientifiques utilisent-ils les isotopes pour savoir si les eaux souterraines sont surexploitées ?

Les scientifiques utilisent les isotopes dans des études à grande échelle sur l’eau pour connaître la quantité, l’âge et l’origine de cette eau, et pour déterminer si nous en faisons un usage durable.

Par exemple, les radio-isotopes naturellement présents dans les eaux souterraines, comme le tritium, le carbone 14 et les gaz nobles (hélium 3, hélium 4 et krypton 81) aident à déterminer l’âge et le rythme d’écoulement de ces eaux. Les scientifiques analysent la concentration de différentes combinaisons d’isotopes stables et de radio-isotopes pour déterminer le moment précis de recharge des aquifères, le temps nécessaire à leur recharge et le rythme d’écoulement des eaux souterraines. Ces données permettent de savoir si l’irrigation agricole utilise trop d’eau par rapport au taux de renouvellement des aquifères.

Comment les scientifiques utilisent-ils les isotopes pour étudier la pollution des eaux souterraines ?

Les scientifiques utilisent des isotopes spécifiques comme l’azote 15, l’oxygène 18 et le soufre 34 pour identifier les polluants tels que les nitrates et les sulfates. Ils utilisent également ces isotopes pour déterminer si l’eau souterraine est sans danger pour l’homme.

Les scientifiques peuvent par exemple déterminer si une eau contenant une quantité excessive de nitrates est polluée par des déchets humains ou par des engrais. Les ions nitrate sont constitués d’atomes d’azote et d’oxygène. L’azote possède deux isotopes et l’oxygène, trois. Puisque le ratio de ces isotopes n’est pas le même dans les déchets humains et dans les engrais, il peut nous aider à déterminer la source de la pollution. Or, il est essentiel de connaître l’origine des polluants pour résoudre les problèmes de qualité de l’eau et gérer durablement les ressources en eau.

Quel est le rôle de l’AIEA ?

• L’AIEA utilise l’hydrologie isotopique pour aider les États Membres à analyser les ressources en eau et à les gérer durablement. Son Laboratoire d’hydrologie isotopique propose également aux laboratoires et aux scientifiques une aide et des formations à l’analyse.
• L’AIEA propose plusieurs formations de base sur l’hydrologie isotopique et à l’analyse isotopique des isotopes stables, du tritium et des gaz nobles.
• Dans le cadre de son programme de coopération technique, l’AIEA travaille en étroite collaboration avec les États Membres pour accroître la disponibilité et améliorer la durabilité des ressources en eau douce au moyen d’analyses scientifiques exhaustives des ressources en eau.
• En partenariat avec l’Organisation météorologique mondiale, l’AIEA gère le Réseau mondial de mesure des isotopes dans les précipitations, qui offre des conseils scientifiques et un appui logistique et technique en matière d’hydrologie isotopique.