Panoply - Glace

Mesure du δ18O de l’eau et de la glace

2015-06-08T11:47:41+00:00

Spectromètre de masse à secteur magnétique Finnigan MAT252, couplé à un banc d’équilibration

Description de l’instrument :

Les échantillons d’eau (3mL) sont équilibrés pendant 8 heures avec du CO₂. Ce gaz est ensuite introduit dans le spectromètre de masse en mode de double injection.

Les mesures des échantillons se font par rapport à nos standards pendant 15 minutes.

Le principe du spectromètre de masse est basé sur l’ionisation dans la source, l’accélération par un champ électrique et la déviation en fonction de la masse par un champ magnétique. Trois cages de Faraday sont placées en sortie et permettent de récupérer les masses 44, 45 et 46.

Principe de l’analyse :

http://www.thermo.com.cn/Resources/200802/File_28763.pdf

Analyses pouvant être faites sur l’instrument :

L’appareil est dédié à des analyses en routine de la composition isotopique en oxygène (δ¹⁸O) des eaux naturelles.

Précision fournie par le laboratoire : 2s = 0.05‰ pour le δ¹⁸O

Contacts :

Bénédicte Minster (équipe GLACCIOS au LSCE)

Mesure du δ18O et δ2H des eaux naturelles

2015-07-27T12:04:28+00:00

Analyseur laser pour les isotopes de l’eau Picarro (L2130-i)

Description de l’instrument :

Le principe de l’analyseur isotopique est basé sur le temps de décroissance d’un faisceau laser pour mesurer les caractéristiques spectrales des molécules H₂¹⁶O, H₂¹⁸O et HD¹⁶O en phase gazeuse dans une cavité optique. Les échantillons sont automatiquement injectés (2 microlitres) dans un module de vaporisation à 110 °C avant d’être envoyé dans la cavité laser. Le temps nécessaire à la mesure d’un échantillon est de 9 minutes.

Principe de l’analyse :

https://www.picarro.com/products/l2130i_isotope_and_gas_concentration_analyzer

Analyses pouvant être faites sur l’instrument :

L’appareil L2120-i est dédié à des analyses en routine de la composition isotopique en oxygène (δ¹⁸O) et hydrogène (δD) des eaux naturelles.

Précisions fournies par le laboratoire : 1s = 0.2‰ pour le δ¹⁸O

1s = 0.7‰ pour le δD

Contacts :

Bénédicte Minster

Analyses du δ17O, δ18O et δ2H de l’eau et de la glace

2015-07-27T12:58:22+00:00

Analyseur laser pour les isotopes de l’eau incluant ¹⁷O-excess Picarro (L2140-i)

Description de l’instrument :

Le principe de l’analyseur isotopique est basé sur le temps de décroissance d’un faisceau laser pour mesurer les caractéristiques spectrales des molécules H₂¹⁶O, H₂¹⁸O, H₂¹⁷O et HD¹⁶O en phase gazeuse dans une cavité optique. Les échantillons sont automatiquement injectés (2 microlitres) dans un module de vaporisation à 110 °C avant d’être envoyé dans la cavité laser. Le temps nécessaire à la mesure d’un échantillon est de 9 minutes pour les rapports δ²H et δ¹⁸O et plusieurs heures pour l’analyse combinée δ¹⁷O – δ¹⁸O.

Principe de l’analyse :

https://www.picarro.com/isotope_analyzers/h2o_isotopes_liquid_and_vapor

Analyses réalisées sur l’instrument :

L’appareil L2140-i est dédié à des analyses en routine de la composition isotopique en oxygène (δ¹⁸O, δ¹⁷O) et hydrogène (δ²H) des eaux naturelles.

Précisions fournies par le laboratoire :

1s = 0.2‰ pour le δ¹⁸O
1s = 0.7‰ pour le δ²H
1s = 10 ppm pour le ¹⁷O-excess

Contacts :

Frédéric Prié : frederic.prie[a]lsce.ipsl.fr

Analyses de la concentration des cations majeurs et des éléments métalliques dans l’eau et les sédiments ou les roches

2015-12-15T08:32:01+00:00

Agilent Technologies AAS 240 FS et GTA 120

Spectromètre d’Absorption Atomique en flamme et four pour l’analyse des concentrations en cations (Al, As, Ba, Ca, Cr, Co, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Pb, Pt, Sb, Sn, Sr, Zn)

Description de l’instrument

Le spectromètre d’Absorption Atomique (Agilent Technologies AAS 240 FS et GTA 120) permet de mesurer les concentrations de nombreux éléments. En fonction des concentrations des solutions, il peut être utilisé en mode flamme ou en mode four. Il est muni de diluteurs automatiques (flamme/four) et de passeurs automatiques (flamme/four).

Principe de l’analyse

Un échantillon liquide est injecté sous forme de brouillard dans une flamme (en mode flamme) ou une goutte est déposée dans un four (en mode four). La chaleur vaporise les éléments contenus dans l’échantillon et excite leurs atomes. Ceux-ci perturbent un signal lumineux en diminuant son intensité (absorption) ou en émettant des photons (émission). La lumière émise par une (des) lampe(s) à cathode creuse ou par les électrons des atomes excités est envoyée via un jeu de miroir et un réseau cristallin jusqu’à un détecteur qui effectue une mesure optique du signal comparé à un signal de référence non-perturbé. La différence d’intensité lumineuse est proportionnelle à la concentration de l’élément dans la solution. La calibration est faite en injectant une solution étalon diluée par l’appareil pour obtenir la gamme adéquate. Voir principe de la mesure ici : http://spin.mines-stetienne.fr/sites/default/files/specatom.pdf

Analyses réalisées sur l’instrument

Cations majeurs (Ca, Mg, Na et K) entre 0,05 et 100 ppm en flamme avec une précision de +/- 5% ;
Métaux (Al, As, Ba, Cr, Co, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Pt, Sb, Sn, Sr, Zn) entre 0,01 et 1000 ppm en flamme selon les éléments et de quelques dizaines de ppt à quelques dizaines de ppb en mode four pour certains éléments avec une précision de +/- 5% ;
Uniquement des solutions liquides (filtrées et acidifiées) mais possibilité de faire les mesures sur des mises en solutions par attaques acides de roches, de sédiments ou d’autres échantillons solides.

Contacts

Gaël Monvoisin : 01.69.15.71.74 / gael.monvoisin[a]universite-paris-saclay.fr

Financements

CNRS – INSU / Université Paris-Sud : AAS flamme Année 2010 – AAS four Année 2012

Glace Test

2020-10-23T05:24:38+00:00

Analyses sur de la glace

Un lien étroit entre production de biomasse globale et CO2 depuis 800 000 ans

2022-04-27T04:50:44+00:00

En s’appuyant sur des analyses isotopiques de la carotte EPICA prélevée en Antarctique (Dôme C), une collaboration franco-danoise menée par le LSCE (CEA-CNRS-UVSQ) observe une corrélation entre la productivité de la biosphère globale et la teneur en CO₂ atmosphérique depuis 800 000 ans.

La production de biomasse globale contribue au premier rang à l’absorption du carbone contenu dans l’atmosphère. Il est donc essentiel de bien comprendre sa variabilité naturelle pour prédire au mieux son évolution sous l’effet du changement climatique.

Les mesures réalisées depuis le début de l’ère industrielle indiquent une corrélation étroite entre la production de biomasse et la teneur atmosphérique en CO₂. Celle-ci s’explique par l’effet fertilisant du CO₂. Cette corrélation persiste-t-elle dans une configuration climatique différente ?

Pour le savoir, une équipe franco-danoise a étudié la productivité de la biosphère globale en analysant des échantillons prélevés dans la carotte de glace EPICA Dôme C (en Antarctique).

Pour cela, elle a utilisé un traceur de la productivité de la biosphère terrestre et océanique : le « rapport isotopique triple », défini à partir des teneurs de trois isotopes de l’oxygène contenu dans les bulles d’air dans la glace.

En combinant cette série de mesures et des modèles décrivant les échanges de dioxygène dans la biosphère et la stratosphère, elle a pu quantifier les changements de productivité de la biosphère lors des transitions glaciaire-interglaciaire et pendant les périodes glaciaires des 800.000 dernières années.

Elle observe que la productivité globale de la biosphère au cours des huit dernières périodes glaciaires était inférieure à celle de l'ère préindustrielle. Dans la plupart des cas, elle commence à augmenter des millénaires avant la déglaciation, en même temps que la teneur atmosphérique en CO₂. Cette concomitance suggère que le CO₂ joue un rôle dominant sur la productivité globale de la biosphère.

Référence : Ji-Woong Yang, Margaux Brandon, Amaëlle Landais, Stéphanie Duchamp-Alphonse, Thomas Blunier, Frédéric Prié, Thomas Extier, 2022. Global biosphere primary productivity changes during the past eight glacial cycles, Science.

DATAGLACE : Spectromètre de masse pour rapports isotopiques (IRMS) pour la datation des carottes de glace

2023-01-31T10:34:59+00:00

Amaëlle Landais, Frédéric Prié, Bénédicte Minster, Elise Fourré, Emilie Capron, Stéphanie Duchamp-Alphonse, Carlos Pallares, Antoine Séjourné, Marie-Hélène Moncel, Cécile Engrand, Jean Duprat, Olivier Moine.

DIM PAMIR Instruments 2023

Le projet DATAGLACE permettra l’acquisition d’un spectromètre de masse de rapport isotopique pour analyser la composition isotopique et élémentaire du dioxygène, du diazote et de l’argon dans l’air atmosphérique et plus particulièrement dans l’air atmosphérique piégé dans la glace ainsi que la construction et l’interfaçage d’un nouveau système d’introduction des échantillons pour réduire la facture énergétique et environnementale des analyses. Il ambitionne de renouveler mais aussi d’accroître les capacités et les performances analytiques dans le domaine de la datation des carottes de glace (Figure 1) en Ile-de-France sur la seule plateforme de ce type en France et l’une des rares à l’échelle mondiale permettant la datation des carottes de glace tropicale en plus de celles forées dans les régions polaires. Ce projet permettra aussi de nouvelles collaborations en Ile de France via le développement de plusieurs études structurantes avec un caractère innovant comme par exemple la datation des micrométéorites, l’étude des pillows lavas conservées dans une calotte non polaire et la documentation de l’évolution environnementale et climatique en parallèle à l’évolution de l’espèce humaine au cours du Quaternaire. Ce projet rassemble cinq laboratoires membres du DIM PAMIR ainsi que l’IGE avec qui le LSCE collabore étroitement via la plateforme analytique PANDA pour l’analyse des carottes de glace. Ce spectromètre et le système d’introduction associé, installés au LSCE, seront opérés par un technicien supérieur ayant une expertise reconnue dans le domaine. En plus des co-porteurs du projet (GEOPS, HNHP, IMPMC, IJCLab, LGP, IGE), cet équipement, inscrit dans la plateforme analytique PANOPLY, sera ouvert à d’autres applications sur le mode de la collaboration ou du service dans le temps disponible.

Sub-millennial climate variability from high resolution water isotopes in the EDC ice core

2023-01-31T10:37:42+00:00

The EPICA Dome C (EDC) ice core provides the longest continuous climatic record covering the last 800,000 years (800 kyrs). The high resolution (11 cm) water isotopic record (δ¹⁸O and δD) is available for the EDC ice core and accounting for water isotopic diffusion provides a unique opportunity to investigate decadal to millennial variability during past glacial and interglacial periods. We present a continuous compilation of the EDC water isotopic record at a sample resolution of 11 cm that composed of 27,000 δ18O measurements and 7,920 δD measurements (covering respectively 94 % and 27 % of the whole EDC record), including both published and new measurements (2,900 for both δ¹⁸O and δD) over the last 800 kyrs on the EDC ice core. Here, we demonstrate that repeat water isotope measurements on the EDC ice core using different analytical methods on the same samples from different depth intervals are comparable within analytical uncertainty. From this comparison we combine EDC water isotope measurements to generate a high resolution (11 cm) data set over the past 800 kyrs (Figure 1). A frequency decomposition of the most complete δ¹⁸O record and a simple assessment of the possible influence of diffusion on the measured profile shows that the variability during glacial periods at multi-decadal to multi-centennial timescale is higher than variability of the interglacial periods. This analysis shows as well that during interglacial periods characterized by a temperature optimum at its beginning, the multi-centennial variability is the strongest over this temperature optimum.

Reference : Antoine Grisart, Mathieu Casado, Vasileios Gkinis, Bo Vinther, Philippe Naveau, Mathieu Vrac, Thomas Laepple, Bénédicte Minster, Frederic Prié, Barbara Stenni, Elise Fourré, Hans-Christian Steen Larsen, Jean Jouzel, Martin Werner, Katy Pol, Valérie Masson-Delmotte, Maria Hoerhold, Trevor Popp, Amaelle Landais., 2022. Sub-millennial climate variability from high resolution water isotopes in the EDC ice core. Clim. Past, 18, 2289–2301, https://doi.org/10.5194/cp-18-2289-2022.

Performances du mode express par rapport au mode standard pour δ18O, δD et 17O-excess avec un analyseur Picarro

2023-05-11T07:22:15+00:00

Le développement récent de la spectroscopie optique a permis de développer l’utilisation des isotopes de l’eau dans les études climatiques, environnementales et hydrologiques. Un nombre croissant d'études inclut également le paramètre plus récent 17O-excess comme indicateur des effets de fractionnement cinétique dans le cycle de l'eau. Cependant, pour certaines applications telles que la science des carottes de glace, le signal 17O-excess à mesurer est très faible, de l'ordre de 10-20 ppm et il est difficile d’obtenir la précision demandée.
Nous présentons ici les résultats des performances du nouveau mode express et du mode standard développés pour δ18O, δD et maintenant aussi 17O-excess pour un analyseur Picarro. En mode standard, il y a une nouvelle injection de vapeur d'eau d'une durée de 4,5 minutes toutes les 9-10 minutes. Pour s'affranchir de l'effet mémoire, les premières injections sont supprimées ou une correction est appliquée qui dépend de la différence de composition isotopique de l'eau entre l'échantillon mesuré et le précédent. Pour chaque nouvel échantillon mesuré avec le mode express, la séquence commence par 6 injections de vapeur d'eau dans la cavité de 40 secondes chacune pour s'affranchir de l'effet mémoire. Elle est suivie par des injections de vapeur d’eau d’une durée de 2 minutes toutes les 5 minutes. L’avantage du mode express est d’éviter la correction d’effet mémoire et de diminuer le temps de mesure. Cela permet ainsi d'effectuer plus de réplicats, ce qui est important pour améliorer la précision des mesures, en particulier pour le 17O-excess. Nous présentons ici les résultats de plusieurs séries d'échantillons et de standards de différentes compositions isotopiques de l'eau (δ18O allant de -54 à 0 ‰) exécutées trois fois avec les modes standard et express et nous comparons les performances des deux modes. Les résultats sont tout à fait comparables pour le δ18O et δD, mais la précision pour le 17O-excess reste meilleure avec le mode standard.

Fig. 1. Comparaison de la durée des différents modes (en haut : 2 cycles de mesure en express mode ; en bas : 1 cycle en mode standard)

Fig. 2. Résultats de la comparaison entre les deux modes

Référence : Minster B. , Landais A. , Zuhr A., Hoffmann M. , Fourré E. Performances du mode express par rapport au mode standard pour δ18O, δD et 17O-excess avec un analyseur Picarro. Présentation EGU22-4278

Analyses de la concentration des cations majeurs en solution

2024-02-12T11:13:37+00:00

ThermoFischer Scientific Aquion

Chromatographie Ionique pour analyse des concentrations en cations (Li⁺, Na⁺, NH₄⁺, K⁺, Rb⁺, Mg²⁺, Cs²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺)

Description de l’instrument

La chromatographie ionique (ThermoFischer Scientific Aquion) permet de mesurer les concentrations en cations d’échantillons d’eaux naturelles (filtrées et acidifiées). La séparation des cations peut être faite sur différentes colonnes en fonction des matrices et des ions d’intérêt.

Principe de l’analyse

Un échantillon liquide (filtré et acidifié) est introduit, depuis le passeur, dans une boucle d'injection puis passe ensuite dans une colonne séparant les ions qui arrivent, l'un après l'autre, séparés par la colonne, sur une cellule de détection (ici conductimétrie). La concentration des cations est déterminée par rapport à une gamme d’étalonnage établie au préalable.
Voir principe de la mesure ici : http://spin.mines-stetienne.fr/sites/default/files/chromion.pdf

Analyses réalisées sur l’instrument

Cations majeurs (Li⁺, Na⁺, NH₄⁺, K⁺, Rb⁺, Mg²⁺, Cs²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺) entre 0,001 et 100 ppm selon les éléments avec une précision de +/- 5%, uniquement sur des solutions liquides (filtrées).

Contacts

Gaël Monvoisin : 01.69.15.71.74 / gael.monvoisin[a]universite-paris-saclay.fr

Financements

Domaine d’Intérêt Majeur - Matériaux Anciens et Patrimoniaux (DIM MAP) : Année 2020.

Panoply - Glace

Mesure du δ18O de l’eau et de la glace

Mesure du δ18O et δ2H des eaux naturelles

Analyseur laser pour les isotopes de l’eau Picarro (L2130-i)

Analyses du δ17O, δ18O et δ2H de l’eau et de la glace

Analyseur laser pour les isotopes de l’eau incluant 17O-excess Picarro (L2140-i)

Description de l’instrument :

Principe de l’analyse :

Analyses réalisées sur l’instrument :

Contacts :

Analyses de la concentration des cations majeurs et des éléments métalliques dans l’eau et les sédiments ou les roches

Agilent Technologies AAS 240 FS et GTA 120

Description de l’instrument

Principe de l’analyse

Analyses réalisées sur l’instrument

Contacts

Financements

Glace Test

Analyses sur de la glace

Un lien étroit entre production de biomasse globale et CO2 depuis 800 000 ans

DATAGLACE : Spectromètre de masse pour rapports isotopiques (IRMS) pour la datation des carottes de glace

Sub-millennial climate variability from high resolution water isotopes in the EDC ice core

Performances du mode express par rapport au mode standard pour δ18O, δD et 17O-excess avec un analyseur Picarro

Analyses de la concentration des cations majeurs en solution

ThermoFischer Scientific Aquion

Description de l’instrument

Principe de l’analyse

Analyses réalisées sur l’instrument

Contacts

Financements

Analyseur laser pour les isotopes de l’eau incluant ¹⁷O-excess Picarro (L2140-i)