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Le carbone inorganique dissous (DIC) est la somme des espèces aqueuses de carbone inorganique dans une solution filtrée (habituellement, avec un filtre aux pores de 0,45 à 0,7 µm).

CO₂(g) + H₂CO₃(aq) + HCO₃-(aq) + CO₃2-(aq)

La datation au radiocarbone du mélange de carbone inorganique dissous est utile pour l’étude de la dynamique du cycle du carbone dans des systèmes comme l’interface air-eau, la pompe biologique microbienne et les interactions eau-roche.

Exigences 

• Envoyer les échantillons sans vide pour minimaliser l’équilibration du CO₂ atmosphérique dans l’échantillon.
• Chaque échantillon doit produire au moins 1 mg C; recueillir les échantillons en conséquence.
• Les données de concentration (ppm de carbone) sont requises pour le traitement des échantillons et doivent être indiquées dans le formulaire d’envoi. Si la concentration est inconnue, on recommande de recueillir une aliquote d’échantillon supplémentaire pour permettre d’analyser la concentration. Cette étape peut être coordonnée à part avec le Laboratoire d’isotopes stables Ján Veizer. Ses exigences d’échantillonnage et d’envoi de l’eau se trouvent ici. Avisez-nous si vous avez fait une demande à ce laboratoire.
• Les échantillons d’eau doivent être filtrés sur le terrain. Si cela est impossible, communiquez avec nous. 

Recommandations

• L’utilisation de bouteilles en verre est recommandée pour éviter les échanges avec le CO2 atmosphérique après la collecte. Le plastique ajoute un risque de perméation du CO2. Avant l’échantillonnage, faire tremper les bouteilles dans une solution d’acide chlorhydrique à 10 % pendant 1 heure, bien les rincer avec de l’eau Milli-Q, et les faire chauffer à 500 °C pendant 3 heures. Faire tremper les couvercles de bouteille et les septums dans une solution d’acide chlorhydrique à 10 % pendant 15 minutes, bien les rincer et les laisser sécher à l’air (légèrement couverts de papier d’aluminium pour éviter la poussière). 

Bouteilles recommandées 

Couvercles recommandés 

Renseignements supplémentaires

• Vu la sensibilité de l’analyse du 14C, on recommande des filtres en fibre de verre prébrûlés (à 500 °C pendant 3 heures) (pores d’une taille nominale de 0,7 µm).
• Lors de l’échantillonnage, faire la filtration doucement pour minimaliser l’entraînement de bulles d’air, et laisser les bouteilles déborder de 3 fois leur volume avant de mettre le couvercle (sans laisser de vide). S’il y a beaucoup de particules, envisager d’utiliser des préfiltres ou un filtre d’un plus grand diamètre (plus grande surface mais pores toujours de 0,45 à 0,7 µm) pour éviter les obstructions.
• Garder les échantillons au frais et à l’abri de la lumière. 
• On recommande la conservation pour inhiber les échanges microbiens après l’échantillonnage. Le HgCl2 est généralement considéré comme le meilleur agent de conservation, mais en raison de sa toxicité, certains organismes ou sites en interdisent l’utilisation. 

Dans notre laboratoire, l’échantillon est mis dans une bouteille de réaction en verre borosilicaté au fond rond chauffée au four et prénettoyée, avec un vide sans CO2. Une solution d’acide phosphorique à 85 % est injectée, et la bouteille est chauffée à 60 °C pendant au moins 1 heure. Le CO2 libéré est éjecté du vide avec de l’hélium, transféré vers une ligne sous vide pour la purification cryogénique et recueilli dans un tube scellé (« breakseal ») Pyrex de 6 mm de diamètre extérieur contenant quelques grains d’oxyde cobalteux argenté (déjà chauffé à 500 °C pendant 2 heures) pour éliminer toute trace d’espèces portant du soufre et d’halogènes. Le tube scellé est chauffé jusqu’au lendemain à 200 °C pour que l’oxyde cobalteux élimine toute trace de soufre (Palstra et Meijer, 2014).

Pour plus de renseignements, veuillez consulter Murseli et coll., 2019 (PDF, 319 Ko).

Volume idéal : Quantité suffisante pour produire ≥ 2 mg C (min. 1 mg C) 

Le carbone organique dissous (DOC) est le carbone organique dans une solution filtrée (habituellement, avec un filtre aux pores de 0,45 à 0,7 µm).

La datation au radiocarbone du mélange de carbone organique dissous est utile pour l’étude de la dynamique du cycle du carbone dans des environnements d’eau douce et marins. Pour le moment, nous ne faisons pas d’analyse au _¹⁴C du carbone organique dissous sur des échantillons d’eau saline. 

Exigences 

• Chaque échantillon doit produire au moins 1 mg C; recueillir les échantillons en conséquence.
• Les données de concentration (ppm de carbone) sont requises pour le traitement des échantillons et doivent être indiquées dans le formulaire d’envoi. Si la concentration est inconnue, on recommande de recueillir une aliquote d’échantillon supplémentaire pour permettre d’analyser la concentration. Cette étape peut être coordonnée à part avec le Laboratoire d’isotopes stables Ján Veizer. Ses exigences d’échantillonnage et d’envoi de l’eau se trouvent ici. Avisez-nous si vous avez fait une demande à ce laboratoire.
• Pour éviter la dégradation microbienne, les échantillons stockés pendant plus de 24 heures devraient être congelés. Expédier les échantillons le soir même dans des glacières contenant amplement de glace bleue. Ne pas utiliser de glace sèche, qui ferait casser les bouteilles. Avant d’envoyer une grande quantité d’échantillons, communiquer avec nous pour vérifier si nous avons suffisamment d’espace d’entreposage réfrigéré.
• Les échantillons doivent être filtrés sur le terrain (la congélation d’échantillons d’eau non filtrée causera la lyse des cellules et introduira des particules de matière organique dans le mélange dissous). Communiquez avec nous si vous avez des préoccupations. 

Recommandations 

• Vu la sensibilité de l’analyse du _¹⁴C, on recommande des filtres en fibre de verre prébrûlés (à 500 °C pendant 3 heures) (pores d’une taille nominale de 0,7 µm).
• Pour réduire au minimum le risque que les bouteilles gelées se cassent, on recommande d’utiliser des bouteilles en polycarbonate. Avant l’échantillonnage, faire tremper les bouteilles dans une solution d’acide chlorhydrique à 10 % pendant 15 minutes, bien les rincer avec de l’eau Milli-Q et les laisser sécher à l’air (légèrement couvertes de papier d’aluminium pour éviter la poussière). Ranger les bouteilles sèches avec leur couvercle. 

Bouteille recommandée : Bouteille Nalgene carrée en polycarbonate avec couvercle 

Dans notre laboratoire, l’échantillon est mis dans une bouteille de réaction en verre borosilicaté à fond rond chauffée au four et prénettoyée, avec une solution d’acide phosphorique à 85 %, et chauffé à 60 °C pendant au moins 1 heure. L’échantillon est injecté d’hélium pour retirer tout CO₂(aq) libéré du carbone inorganique dissous. Environ 8 ml de solution oxydante de persulfate de sodium (400 g/L) et 1 ml de catalyseur 0,5N AgNO3 sont ajoutés, et la bouteille est chauffée à 95 °C pendant au moins 60 minutes pour oxyder les composés organiques (technique reprise de Zhou et coll., 2015 et Lang et coll., 2016). Le CO₂ est éjecté du vide avec de l’hélium, transféré vers une ligne sous vide pour la purification cryogénique et recueilli dans un tube scellé (« breakseal ») Pyrex de 6 mm de diamètre extérieur contenant quelques grains d’oxyde cobalteux argenté (déjà chauffé à 500 °C pendant 2 heures) pour éliminer toute trace d’espèces portant du soufre et d’halogènes. Le tube scellé est chauffé jusqu’au lendemain à 200 °C pour que l’oxyde cobalteux élimine toute trace de soufre (Palstra et Meijer, 2014).

Pour plus de renseignements, veuillez consulter Murseli et coll., 2019 (PDF, 319 Ko).

Volume idéal : Quantité suffisante pour produire ≥ 2 mg C (min. 1 mg C) 

Exigences 

• Communiquez avec nous avant l’échantillonnage et l’envoi d’une demande.
• Envoyer les échantillons dans les contenants suivants :
  • Bouteille étanche au gaz avec septum
  • Cylindre étanche au gaz avec raccord de tuyau Swagelok_^MD de 0,25 po en acier inoxydable
  • Cylindre étanche au gaz avec adaptateur de tuyau Swagelok_^MD de 0,25 po en acier inoxydable
  • Communiquez avec nous avant l’échantillonnage si vous voulez utiliser un autre orifice ou adaptateur.
• Les données de concentration (ppm de carbone) sont requises pour le traitement des échantillons et doivent être indiquées dans le formulaire d’envoi. Idéalement, chaque échantillon doit produire ≥ 2 mg C; recueillir les échantillons en conséquence.
• Communiquez avec nous avant l’échantillonnage et l’envoi d’une demande si le mélange gazeux n’est pas de l’air propre ou du gaz souterrain. Pour les échantillons autres que de l’air propre, un rapport d’analyse des gaz pourrait être requis.
• Secteur du gaz naturel : Communiquez avec nous avant de faire une demande; pour les mélanges contenant des hydrocarbures plus lourds que l’éthane, nous aurons besoin d’un rapport d’analyse des gaz avant de pouvoir les accepter.
• Les échantillons de gaz acide ne sont pas acceptés. Communiquez avec nous avant l’échantillonnage si vous suspectez la présence de traces de H₂S, de SO₂, de NO_x, de NH₄, de COV ou d’autres polluants.

Le CO₂ est emprisonné par cryogénie dans un piège en U, soit en rinçant la bouteille d’échantillon avec de l’hélium ultrapur, ou en dosant lentement le gaz piégé vers le système à vide. Après la concentration, le CO₂ est purifié par cryogénie avec un liquide chargé d’éthanol à -80 °C pour éliminer l’eau et les autres gaz non condensables, puis transféré dans un tube scellé (« breakseal ») Pyrex de 6 mm de diamètre extérieur contenant quelques grains d’oxyde cobalteux argenté (déjà chauffé à 500 °C pendant 2 heures). Le tube scellé est chauffé jusqu’au lendemain à 200 °C pour que l’oxyde cobalteux élimine toute trace de soufre (Palstra et Meijer, 2014).

Pour plus de renseignements, veuillez consulter Murseli et coll., 2019 (PDF, 319 Ko).

Volume idéal : Quantité suffisante pour produire ≥ 2 mg C (min. 0,5 mg C) 

Exigences

• Communiquez avec nous avant l’échantillonnage et l’envoi d’une demande. Envoyer les échantillons dans une bouteille étanche aux gaz avec septum.
• Les données de concentration (ppm de carbone) sont requises pour le traitement des échantillons et doivent être indiquées dans le formulaire d’envoi. Idéalement, chaque échantillon doit produire ≥ 2 mg C; recueillir les échantillons en conséquence.
• À noter que nous ne pouvons accepter que les échantillons dans la plage de CH₄ en pourcentage (> 10 000 ppm de CH4). Les échantillons de gaz acide ne sont pas acceptés. Communiquez avec nous avant l’échantillonnage si vous suspectez la présence de traces de H₂S, de SO₂, de NO_x, de NH₄, de COV ou d’autres polluants. Un rapport d’analyse des gaz pourrait être requis.

Dans notre laboratoire, l’échantillon de CH₄ est converti en CO₂ par combustion selon la méthode de Pack et coll. (2015). En bref, le CH₄ est extrait du vide de la bouteille avec septum à l’aide d’une seringue étanche au gaz. La seringue et le volume mort sont rincés à l’hélium pour éliminer toute contamination atmosphérique. L’échantillon est injecté dans une ligne de combustion avec un gaz porteur (air zéro ultra) à un débit de 10 ml/min. Le CO₂ est d’abord séparé de l’échantillon par cryogénie, puis par un piégeur de CO (chauffé à 300 °C et bourré de CuO pour que le CO s’oxyde en CO₂) et un piégeur de CO₂. Le méthane est brûlé dans un four à tube à 975 °C bourré de CuO (régénéré par un débit constant d’air zéro ultra). L’eau produite par la combustion est séparée du CO₂, puis celui-ci est transféré vers une ligne à vide et recueilli dans un tube scellé (« breakseal ») Pyrex de 6 mm de diamètre extérieur contenant quelques grains d’oxyde cobalteux argenté (déjà chauffé à 500 °C pendant 2 heures). Le tube scellé est chauffé jusqu’au lendemain à 200 °C pour que l’oxyde cobalteux élimine toute trace de soufre (Palstra et Meijer, 2014).

Pour plus de renseignements, veuillez consulter Murseli et coll., 2019 (PDF, 319 Ko).

Volume idéal : Quantité suffisante pour produire ≥ 2 mg C (min. 0,5 mg C) 

CONSULTATION REQUISE : Le laboratoire de préparation d’échantillons doit avoir été validé comme laboratoire externe (par la vérification préalable des normes d’assurance et de contrôle de la qualité) pour que nous puissions accepter le CO₂ purifié dans un tube Pyrex scellé. Une consultation est nécessaire pour vérifier que le laboratoire externe ne pose aucun risque de contamination par un traceur et que les protocoles de prétraitement adéquats sont respectés. Nous n’accepterons pas le CO₂ purifié sans normes d’assurance et de contrôle de la qualité et traité aux côtés d’échantillons inconnus (analysés sans frais). Nous pouvons fournir des aliquotes des solutions étalons.

Exigences

• La pression partielle de CO₂ doit être calculée par manométrie et indiquée à l’envoi de la demande.
• Le CO₂ doit être pur. Toute impureté du gaz peut causer la perte de l’échantillon.
• Le tube Pyrex doit avoir un diamètre extérieur de 6 mm et être scellé à une longueur de 15 cm.

Concentration idéale : 1 mg C (min. 0,5 mg C) 

CONSULTATION RECOMMANDÉE : Pour un frottis, un filtre à quartz fibreux prébrûlé mouillé de méthanol est frotté sur la surface nettoyée (époussetée, saletés essuyées) qui pourrait avoir été contaminée par un traceur 14C (comptoirs de laboratoire, hottes chimiques, réfrigérateur/congélateur, poignées de porte, comptoirs communs du magasin des sciences, etc.). Porter des gants et les changer entre chaque frottis. Laisser sécher les filtres à l’air, puis les envelopper dans du papier d’aluminium antiadhésif et les mettre dans un sac « Ziploc » portant l’endroit du frottis; les envoyer au laboratoire pour analyse avec une copie imprimée du formulaire d’envoi. Envoyer aussi des filtres vierges (mouillés avec du méthanol seulement). Une trousse de frottis peut être fournie sur demande. Communiquez avec nous avant de faire un test de frottis. 

Les analyses au radiocarbone sont effectuées avec un appareil MICADAS (Mini Carbon Dating System) d’Ionplus AG. Les ions de carbone 12, 13 et 14+1 sont mesurés après l’accélération en tandem par un terminal à 185 kV avec élimination à l’hélium. Les données sont traitées avec le logiciel de réduction de données BATS, comme décrit dans Wacker et coll. (2010). La fraction moderne (F_¹⁴C) est calculée conformément à Reimer et coll. (2004), soit le rapport isotopique _¹⁴C/_¹²C de l’échantillon relativement à celui de l’étalon primaire d’acide oxalique II, mesurés quasi simultanément. Les rapports _¹⁴C/_¹²C sont corrigés pour le fond et le fractionnement (dus au spectromètre et à la préparation des échantillons) à δ13C PDB = -25 pour mille. Les datations au radiocarbone conventionnelles (années AP au _¹⁴C) sont calculées par la formule -8033 * ln (F_¹⁴C) et présentées en années AP au _¹⁴C (AP = 1950 EC), comme décrit dans Stuiver et Polach (1977). Les incertitudes susmentionnées (1σ) sont calculées selon la loi de Poisson, la variabilité dans les mesures répétées de _¹⁴C/_¹²C et _¹³C/_¹²C et la variabilité des blancs observée dans les résultats antérieurs du laboratoire. Nous ne communiquons pas le rapport δ13C dans le SMA, car il comprend un fractionnement causé par la machine.

Nous exprimons les résultats des tests au radiocarbone selon les conventions recommandées dans Millard (2014).

L’âge radiocarbone conventionnel (ARC) est arrondi conformément aux conventions dans Stuiver et Polach (1977) :

Les erreurs rapportées sont habituellement de ±15 à 25 années AP au _¹⁴C pour les échantillons de moins de 5 000 années AP au _¹⁴C.

La valeur D_¹⁴C (appauvrissement ou enrichissement pour mille comparativement à la norme de fractionnement isotopique; équivaut à la notation des valeurs isotopiques stables δ) est calculée ainsi :  

(F_¹⁴C – 1) * 1000

La valeur Δ14C (quantité absolue de _¹⁴C dans l’échantillon à l’année de la mesure) est calculée ainsi :

F_¹⁴C * (e(1950-y)/8267) – 1) * 1000

Attention, si l’année de la mesure (y) n’est pas la même que l’année de collecte (z), la formule est la suivante :  

F_¹⁴C * (e(1950-z)/8267) – 1) * 1000) 

Les dates étalonnées sont disponibles sur demande.  

L’étalonnage est effectué avec la plus récente version d’OxCal (Bronk Ramsey, 2009). Les résultats étalonnés sont présentés sous forme d’intervalle (ou intervalles) avec une probabilité associée, comme les estimations ponctuelles (moyenne, médiane) ne peuvent pas représenter les incertitudes présentes (Millard, 2014).

Lorsque la valeur F_¹⁴C est inférieure à 1, la courbe d’étalonnage IntCal20 est utilisée pour les échantillons de l’hémisphère nord (Reimer et coll., 2020), et la courbe SHCal20, pour ceux de l’hémisphère sud (Hogg et coll., 2020). Lorsque la valeur F_¹⁴C est supérieure à 1, la courbe de carbone atmosphérique avec effet bombe est utilisée (Hua et coll., 2022). Les échantillons d’après les essais nucléaires ont deux intervalles de datation, en raison de l’étalonnage avant et après le pic des bombes. Il existe des méthodes pour déterminer si la datation avant ou après le pic est applicable; communiquez avec nous pour en savoir plus.

Les échantillons étalonnés entre les années 1700 et le début des années 1950 auront toujours un intervalle de datation étalonné couvrant la majorité de cette période. C’est le résultat de l’effet Suess, soit la portion plate de la courbe d’étalonnage due à la combustion de combustibles fossiles.

Pour les échantillons marins, la courbe d’étalonnage Marine20 est utilisée, avec la correction appropriée pour l’effet réservoir marin (Heaton et coll., 2020). Les valeurs ∆R (différence régionale comparativement à la correction moyenne mondiale pour l’effet réservoir marin) sont fournies avec l’échantillon ou déterminées avec la base de données 14CHRONO de l’Université Queen’s de Belfast et incorporées aux dates étalonnées. Les échantillons marins avec une datation au radiocarbone moins la valeur ΔR inférieure à 460 années AP au _¹⁴C ne devraient pas être étalonnés, vu le niveau atmosphérique élevé de _¹⁴C dû aux essais nucléaires (Reimer et coll., 2004). Attention, la courbe Marine20 n’est pas destinée à l’étalonnage dans les régions polaires (latitude < 40° S ou > 40/50° N) en raison de la variabilité de l’étendue des glaces de mer (Heaton et coll. 2020). Selon de récentes lignes directrices, l’utilisation de la courbe Marine20 avec une correction régionale appropriée de la valeur ΔR convient probablement aux échantillons de l’Holocène; pour les autres échantillons, on recommande une approche de datation avec des scénarios de faible et fort appauvrissement et des valeurs ΔR « amplifiées » évaluées de façon latitudinale. Pour en savoir plus, voir Heaton et coll. (2020, 2022 et 2023).