Description

Cette UE approfondit les concepts vus dans l'UE "Géochimie des eaux" en développant les outils géochimiques et isotopiques pour caractériser : 1- les flux d'altération et d'érosion ou encore les retombées atmosphériques dans les hydrosystèmes continentaux, 2- les voies de transfert des éléments chimiques dans le milieu naturel incluant certains polluants (e.g., arsenic, plomb, sélénium,…) et incluant également rôles et actions du compartiment biologique, 3- les temps caractéristiques de transfert dans les divers compartiments de l'hydrosystème.

• Source et spéciation des éléments chimiques. Eléments issus des processus d'altération – érosion naturelle ou forcée. Eléments nutritifs. Spéciation de ces éléments dans les différents compartiments de l'hydrosystème.
• Suivis géochimiques, signatures isotopiques, fractionnement.
• Datation des eaux. Constantes de temps des processus d'altération d'érosion et des transferts. Eléments cosmogéniques, radionucléides.
• Le suivi de la matière organique naturelle dissoute et particulaire. Origine, forme, voies de transfert. Traçage de son évolution et de ses temps de séjours (isotopes du carbone, etc.)
• Eléments de modélisation conceptuelle et numérique des transferts géochimiques.

Associé au contenu académique de l'UE, et avec mise en commun des connaissances acquises sur le transfert de masse (UE "Hydrogéologie, hydraulique souterraine, transport" et UE " Sols, transferts multi-phases, transferts complexes"), on développera un exercice de modélisation couplée.
On pourra, par exemple, greffer un calcul de fractionnement isotopique sur une équation de transport et disposer d'un outil d'évaluation de l'âge des eaux. On pourra également simplifier la spéciation d'un ou plusieurs éléments, l'intégrer dans un modèle simple de cinétique de réaction et le coupler aux équations de transport multi-composant.
La mise en synergie de l'ensemble est celle d'un problème concret sur un système naturel. On demande alors à l'élève ingénieur de formaliser les simplifications (argumentées) qui lui permettent d'élaborer un outil simple (programmable en quelques heures sur un tableur ou progiciel type MatLab), conduire des calculs et critiquer ses résultats. L'exercice fait l'objet d'un compte-rendu écrit évalué sur la pertinence des choix et la discussion des résultats.



This course deepens the concepts seen in the "Water Geochemistry" course by developing geochemical and isotopic tools to characterize: 1- weathering and erosion fluxes or atmospheric deposition in continental hydrosystems, 2- transfer pathways of chemical elements in the natural environment including some pollutants (e.g., arsenic, lead, selenium,...) and also including roles and actions of the biological compartment, 3- the characteristic transfer times in the various compartments of the hydrosystem.

• Source and speciation of chemical elements. Elements from weathering processes - natural or forced erosion. Nutritive elements. Speciation of these elements in the different compartments of the hydrosystem.
• Geochemical monitoring, isotopic signatures, fractionation.
• Water dating. Time constants of erosion alteration processes and transfers. Cosmogenic elements, radionuclides.
• Monitoring of natural dissolved and particulate organic matter. Origin, form, transfer routes. Tracing its evolution and residence times (carbon isotopes, etc.)
• Elements of conceptual and numerical modeling of geochemical transfers.

Associated with the academic content of the UE, and with the pooling of knowledge acquired on mass transfer (UE "Hydrogeology, underground hydraulics, transport" and UE "Soils, multi-phase transfers, complex transfers"), a coupled modeling exercise will be developed.
We will be able, for example, to graft an isotopic fractionation calculation on a transport eq uation and to have a tool to evaluate the age of the water. It will also be possible to simplify the speciation of one or more elements, to integrate it into a simple reaction kinetics model and to couple it to multi-component transport equations.
The synergy of the whole is that of a concrete problem on a natural system. The student engineer is then asked to formalize the simplifications (with arguments) that allow him/her to develop a simple tool (programmable in a few hours on a spreadsheet or software package such as MatLab), to conduct calculations and to criticize his/her results. The exercise is the subject of a written report evaluated on the relevance of the choices and the discussion of the results.