Partout dans le monde, on trouve de nombreux sols contaminés. Les sols peuvent être contaminés à la fois par des composés organiques et métalliques de source naturelle et synthétique.
La croissance des populations accentue le sentiment d’urgence vis à vis de la remédiation des sites contaminés. Toutefois, le manque de solutions économiques pour leur évaluation constitue l’un des obstacles à leur restauration. Par conséquent, les chercheurs examinent de nouvelles technologies ou tentent de les combiner en vue d’accélérer et de faciliter le processus de restauration.
Ainsi, le professeur David C. Weindorf, du département des sciences des sols et des plantes de la Tech University (TTU) au Texas, et le professeur adjoint Somsubhra Chakraborty, de l’Indian Institute of Technology de Kharagpur aux Indes, ont découvert une solution d’analyse des sols portable et économique qui combine les données de deux technologies : la spectroscopie par réflectance diffuse, opérant dans les parties visibles et proche infrarouge du spectre (Vis-NIR) et la fluorescence des rayons X (XRF).
Leur modèle de prévision établit le lien entre les spectres de réflectance diffuse Vis-NIR et les données élémentaires fournies par l’analyse XRF. Voici comment ça fonctionne :
Comprendre le lien entre les données de spectroscopie par réflectance diffuse Vis-NIR et celles de fluorescence des rayons X (XRF) pour l’analyse des sols.
Pour ceux qui ne sont pas familiarisés avec la technologie Vis-NIR, précisons qu’il s’agit d’une méthode utilisant l’émission de lumière visible et proche infrarouge (un peu comme une lampe de poche) sur le sol. Une partie de la lumière est réfléchie vers la sonde de contact, puis transférée au moyen d’un câble à fibres optiques vers un spectroradiomètre (placé dans un sac à dos) qui détermine précisément les longueurs d’onde de la lumière réfléchie de 350 à 2500 nm selon des intervalles de 1 nm.
Une analyse complémentaire est effectuée à l’aide d’un analyseur XRF qui recueille des données élémentaires. Ensuite, des algorithmes d’apprentissage automatique (par exemple, modèle de régression « forêts aléatoires », modèle de régression arborescente accentuée) sont utilisés pour combiner les ensembles de données permettant de prédire l’analyte d’intérêt.
Les données provenant du spectre Vis-NIR sont essentiellement celles utilisées principalement pour la modélisation, tandis que les données élémentaires XRF servent de données d’entrée auxiliaires ajoutées au modèle. Il a été démontré à maintes reprises que cette manière de modéliser les données s’avère plus précise que si on utilise les données de l’une ou de l’autre technologie de manière isolée.
Les capacités de détection des deux technologies sont complémentaires. D’une part, la technologie Vis-NIR est très sensible à l’humidité et aux composés organiques. D’autre part, la technologie XRF assure une excellente détection pour une variété d’éléments ayant des répercussions sur le plan environnemental et agronomique (par exemple, les oligo-éléments des plantes, les métaux lourds).
Ces méthodologies ont été appliquées à divers environnements dans le monde entier : mines de fer, sites d’enfouissement, lieux où se sont produits des déversements d’hydrocarbures et terres inutilisables.
Une découverte primée
Cette découverte révolutionnaire n’est pas passée inaperçue. En 2018, les Drs Weindorf et Chakraborty ont obtenu un brevet pour leur méthode de détermination des propriétés d’un échantillon de sol qui combine les données d’un analyseur XRF à main et celles obtenues à l’aide d'un spectroradiomètre Vis-NIR. De plus, plusieurs autres brevets relatifs à d’autres technologies ou avancées connexes sont en cours d’examen. .
Leurs travaux ont été présentés dans de nombreuses publications scientifiques et les ont menés à collaborer activement avec le US Army Corps of Engineers et la NASA. Voici deux études dignes d’être notées :
- Development of a Hybrid Proximal Sensing Method for Rapid Identification of Petroleum Contaminated Soils (Développement d’une méthode de détection proximale hybride pour l’identification rapide des sols contaminés par le pétrole)
- Synthesized Use of Vis-NIR DRS and PXRF for Soil Characterization: Total Carbon and Total Nitrogen (Utilisation combinée des technologies Vis-NIR DRS et PXRF pour la caractérisation des sols : carbone total et azote total)
Alors, quel instrument XRF le Dr Weindorf a-t-il choisi d’utiliser pour ses recherches? Nous sommes fiers de dire que c’est notre analyseur XRF à main Vanta™.
Regardez cette vidéo produite par la Tech University (TTU) du Texas pour entendre le Dr Weindorf expliquer comment l’analyseur XRF Vanta et un spectromètre Vis-NIR peuvent être utilisés de concert pour aider les chercheurs à mieux comprendre l’environnement qui nous entoure.
Vidéo fournie par le Dr David Weindorf
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Le Dr Weindorf (à gauche) et la doctorante Autumn Acree (à droite) analysant le sol à l’aide d’un analyseur XRF à main Vanta en Roumanie.
Apprenez en plus sur l’analyse des sols et de l’environnement effectuée à l’aide des analyseurs XRF en consultant la page suivante : Vanta pour les analyses environnementales.
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