Traçage pratique des eaux souterraines avec des colorants fluorescents

Année de publication : 2025

Nombre de pages : 228

978-1-77470-124-9
https://doi.org/10.62592/MFWE5297Citation:
Aley, T., Osorno, T. C., Devlin, J. F., & Goers, A. (2025). Practical Groundwater Tracing with Fluorescent Dyes. The Groundwater Project. https://doi.org/10.62592/MFWE5297.

Auteurs:

Tom Aley : Ozark Underground Laboratory, États-Unis
Trevor C. Osorno : Ozark Underground Laboratory, États-Unis J
. F. Devlin : Université du Kansas, États-Unis
Alexa Goers : Ozark Underground Laboratory, États-Unis

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John Cherry

Sortie le 5 juin 2025

Practical Groundwater Tracing with Fluorescent Dyes

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Description

La caractérisation du mouvement des eaux souterraines est un élément clé de toutes les études sur les eaux souterraines et les eaux de surface. Pourtant, le suivi du mouvement des eaux souterraines à l’aide de colorants traceurs fluorescents est une méthode d’investigation simple mais sous-utilisée en hydrogéologie. Ce livre propose des recommandations sur les différentes facettes du traçage des eaux souterraines à l’aide de colorants traceurs fluorescents. Les recommandations se veulent des orientations générales plutôt que des règles fermes. À une époque où la normalisation et les manuels de procédures sont en vogue, il faut se rappeler qu’il existe plusieurs façons d’aborder un problème. L’éventail des conditions et des problèmes auxquels sont confrontés ceux qui envisagent un projet de traçage des eaux souterraines est extrêmement diversifié. Par conséquent, aucune approche ou procédure normalisée détaillée ne sera la meilleure méthode dans tous les cas. Par conséquent, pour pratiquement toutes les recommandations que nous présentons dans ce livre, il peut y avoir des exceptions. Pour démontrer le large éventail de conditions pratiques des études de traçage, 35 études de cas sont présentées afin de fournir des détails sur la façon dont le travail de traçage a été mené et les résultats associés. En fin de compte, ce livre vise à aider les personnes impliquées dans les problèmes d’eau souterraine à apprécier les situations où le traçage des eaux souterraines avec des colorants traceurs fluorescents est approprié, et à comprendre les approches pratiques, les méthodes et les aspects clés de la conception de l’étude pour mener des travaux de traçage.

Entretien avec les auteurs

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Contenu

1 PRÉSENTATION

1.1 Objectifs

1.2 Quelle est la complexité du traçage des eaux souterraines et puis-je le faire ?

1.3 Les cinq colorants discutés dans ce livre

1.4 Le traçage des eaux souterraines s’applique à de nombreux contextes hydrogéologiques

1.5 Une décision majeure de la Cour suprême fondée sur les résultats du traçage des colorants

1.6 Quelle quantité de colorant est nécessaire pour les traces d’eau souterraine ?

1.7 Pertinence des études de traçage

1.8 Résumé

2 COLORANTS TRACEURS FLUORESCENTS

2.1 Présentation

2.2 Fluorescence

2.3 La nomenclature des colorants et son importance

2.4 Questions de santé et de sécurité

2.5 Contrôles réglementaires minimaux

2.6 Mélanges de colorants

2.7 Colorants dans différentes matrices

2.8 Caractéristiques importantes des colorants fluorescents

2.8.1 Haute détectabilité

2.8.2 Stabilité dans l’environnement

2.8.3 Influence de la condition redox

2.8.4 Traçage dans de l’eau à pH non neutre

2.8.5 Température

2.8.6 Sorption sur la terre et les matières organiques

2.8.7 Facteurs de retard

2.8.8 Destruction par la lumière du soleil

2.8.9 Calculs du bilan massique

2.8.10 Coût raisonnable

2.9 Résumé

3 ÉCHANTILLONNAGE ET ANALYSE DES COLORANTS TRACEURS

3.1 Fluorescence de fond

3.2 Approches d’échantillonnage et d’analyse

3.2.1 Échantillons d’eau

3.2.2 Instruments de mesure de fluorescence

3.2.3 Échantillonnage du charbon actif

3.2.4 Évaluation de l’adsorption du colorant traceur et de l’efficacité des échantillonneurs de carbone

3.3 Caractéristiques souhaitables de l’échantillonnage du charbon actif

3.3.1 Les échantillonneurs de charbon actif assurent un échantillonnage continu et cumulatif

3.3.2 Réduire la quantité de colorant nécessaire

3.3.3 Réduire le risque d’eau visiblement colorée

3.3.4 Améliorer la détermination de l’heure de première arrivée et identifier tous les récepteurs

3.3.5 Réduction des coûts des projets de traçage

3.3.6 Pertinence de l’échantillonnage du charbon actif

3.4 Manipulation des échantillons prélevés

3.5 Préparation de l’échantillon

3.5.1 Échantillons d’eau

3.5.2 Échantillonneurs de carbone

3.6 Analyse des échantillonneurs d’eau et de carbone

3.7 Résumé

4 CONCEPTION DE TRACES : CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES

4.1 Plans d’études

4.2 Considérations importantes relatives à la conception de l’étude nécessitant une attention particulière

4.2.1 But et objectifs de l’étude

4.2.2 Identification des points d’introduction de colorant

4.2.3 Comment les colorants seront introduits

4.2.4 Sélection des colorants et des quantités de colorants

4.2.5 Identification des points d’échantillonnage

4.2.6 Échantillonnage de routine

4.2.7 Fréquence et durée de l’échantillonnage

4.2.8 Échantillonnage de fond

4.3 Calculs du bilan massique

4.4 Caractérisation de l’aquifère et conception du système d’assainissement

4.5 Mise en valeur et purge des puits

4.6 Résumé

5 STRATÉGIES POUR CERTAINS TYPES COURANTS DE TRACES

5.1 Présentation

5.2 Délimitation des zones de recharge et évaluation de la vulnérabilité

5.2.1 Plans d’étude

5.2.2 Eau de rinçage pour l’introduction de colorants

5.2.3 Sélection des stations d’échantillonnage

5.2.4 Évaluations de la vulnérabilité

5.3 Sites de réservoir et enquêtes sur les fuites de retenue

5.4 Approvisionnement public en eau

5.5 Mines actives ou planifiées

5.5.1 Délimitation des zones d’influence

5.5.2 Identification des sources d’eau pour l’eau entrante

5.5.3 Évaluation des options d’évacuation des eaux usées

5.5.4 Évaluation des zones d’élimination des stériles

5.5.5 Identification des sources et des cours d’eau hors site qui pourraient être touchés

5.5.6 Planification du drainage minier

5.6 Mines fermées ou abandonnées

5.7 Sites industriels

5.8 Décharges

5.8.1 Échantillonnage de fond

5.8.2 Introductions de colorants et échantillonnage

5.9 Résumé

6 EXERCICES

7 RÉFÉRENCES

8 BOITES

Encadré 1 Étude de cas 1 : Trace d’une fosse de réservoir de station-service à un puits, Arkansas, États-Unis

Encadré 2 Étude de cas 2 : Traces de systèmes d’égouts sur place jusqu’aux bancs de coquillages marins, État de Washington, États-Unis

Encadré 3 Étude de cas 3 : Traces de longue distance jusqu’à Big Spring, Missouri, États-Unis

Encadré 4 Étude de cas 4 : Traçage des effluents d’eaux usées depuis les puits d’évacuation jusqu’aux sources au fond de l’océan Pacifique, Hawaï, États-Unis

Encadré 5 Étude de cas 5 : Traces d’eau souterraine dans l’aquifère d’East Snake Plain, Idaho, États-Unis

Encadré 6 Étude de cas 6 : Trace du fossé de drainage au puits municipal, Walkersville, Maryland, États-Unis

Encadré 7 Historique de cas 7 : Trace après déversement d’une conduite d’égout rompue à des puits municipaux, Walkersville, Maryland, États-Unis

Encadré 8 Histoire de cas 8 : Traces des puits de surveillance au puits de production dans l’épandage glaciaire, Dakota du Sud, États-Unis

Encadré 9 Étude de cas 9 : Déaminoalkylation de la sulforhodamine B à l’état de traces à Ocala, Floride, États-Unis

Encadré 10 Étude de cas 10 : Impacts de l’eau acide d’une mine de métaux abandonnée sur des colorants traceurs, Californie, États-Unis

Encadré 11 Étude de cas 11 : Comparaison des performances de la fluorescéine et de la rhodamine WT dans les traces jusqu’aux puits d’approvisionnement en eau, Arkansas, États-Unis

Encadré 12 Histoire de cas 12 : Détérioration de la fluorescéine dans des échantillons d’eau contenant de la saumure de champ pétrolifère, Texas, États-Unis

Encadré 13 Étude de cas 13 : Incapacité des échantillonneurs de carbone à détecter la fluorescéine dans l’échantillonnage sous les bassins de résidus, Pérou

Encadré 14 Étude de cas 14 : Résultats de dix traces d’eau souterraine sur de longues distances jusqu’à Big Spring, Missouri, États-Unis

Encadré 15 Histoire de cas 15 : Traces à Barton Springs, Texas, États-Unis, qui n’ont pas donné lieu à une eau visuellement colorée

Encadré 16 Étude de cas 16 : Trace jusqu’à un puits municipal qui a donné lieu à une eau visuellement colorée, Miami, Floride, États-Unis

Encadré 17 Étude de cas 17 : Traces à longue distance vers plusieurs puits dans un aquifère rocheux fracturé profond, province du bassin et de la chaîne, sud-ouest des États-Unis

Encadré 18 Histoire de cas 18 : Résultats de traces à dix-huit ans d’intervalle sur un site de déchets, Maryland, États-Unis

Encadré 19 Étude de cas 19 : Traçabilité des déchets de transformation de la volaille jusqu’aux puits d’approvisionnement en eau, Arkansas, États-Unis

Encadré 20 Étude de cas 20 : Échantillonnage de longue durée pour les colorants dans une zone karstique, Nevada, États-Unis

Encadré 21 Étude de cas 21 : Résultats lorsque deux colorants ont été introduits au même moment et au même moment, Arkansas, États-Unis

Encadré 22 Étude de cas 22 : Traces d’eau souterraine depuis des étangs d’eaux usées municipales jusqu’à une rivière, Montana, États-Unis

Encadré 23 Étude de cas 23 : Tracer pour déterminer le temps de déplacement d’une fuite à travers un barrage en remblai, Arizona, États-Unis

Encadré 24 Étude de cas 24 : Traçage de colorants pour tester les fuites d’un barrage en remblai, Texas, États-Unis

Encadré 25 Histoire de cas 25 : Trace pour déterminer le temps de déplacement de l’eau d’une autoroute à l’habitat d’une espèce en voie de disparition, Missouri, États-Unis

Encadré 26 Étude de cas 26 : Échantillonnage de fond dans un site de déchets où plusieurs colorants avaient déjà été utilisés, Tennessee, États-Unis

Encadré 27 Étude de cas 27 : Premier traçage réussi dans les eaux souterraines jusqu’à Big Spring, Missouri, États-Unis

Encadré 28 Étude de cas 28 : Délimitation de la zone de recharge de Mitch Hill Spring, Arkansas, États-Unis

Encadré 29 Étude de cas 29 : Détermination des taux de déplacement des eaux souterraines jusqu’à Silver Springs, Floride, États-Unis

Encadré 30 Étude de cas 30 : Recherche pour évaluer un projet de réservoir d’approvisionnement en eau près de Joplin, Missouri, États-Unis

Encadré 31 Étude de cas 31 : Cartographie de la vulnérabilité des aquifères pour les dépôts de stériles planifiés, mine d’antamina, Pérou

Encadré 32 Étude de cas 32 : Taux de déplacement des eaux souterraines dans les unités rocheuses fracturées contenant des minerais polymétalliques, Pérou

Encadré 33 Histoire de cas 33 : Recherche dans les mines de zinc-plomb abandonnées sous Joplin, Missouri, États-Unis

Encadré 34 Étude de cas 34 : Muddy Creek Trace, Virginie-Occidentale, États-Unis

Encadré 35 Étude de cas 35 : Traçage des eaux souterraines dans une ancienne mine de fer, Virginie, États-Unis

9 SOLUTIONS D’EXERCICE

10 NOTATIONS

11 À PROPOS DES AUTEURS

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