Jean-François Hélie

Géochimie des isotopes stables
Hydrologie

Université du Québec à Montréal

Département des sciences de la Terre et de l'atmosphère

helie.jean-francois [at] uqam.ca (helie[dot]jean-francois[at]uqam[dot]ca)

Thèmes de recherche
Publications
Étudiants

Mes thèmes de recherche gravitent autour de la géochimie des isotopes stables légers (δ²H, δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O) et de ses applications à différents domaines (hydrologie, hydrogéologie, géologie, biologie, environnement, paléocéanographie, géographie, archéologie, kinanthropologie, etc.). De façon plus précise, mes activités de recherche principales sont les suivantes :

•   Hydrologie, hydrogéologie et cycle du carbone dans une variété d’environnements à l’échelle du globe. Ces travaux se font généralement à travers des projets de recherche coordonnés par l’Agence Internationale de l’Énergie Atomique (AIEA), mais les projets spécifiques suivants m’intéressent présentement :
o   Origine et quantification de l’hétérogénéité du signal isotopique des précipitations en milieu urbain. Ce projet se fait en collaboration avec le professeur Florent Barbecot et Cécile Carton, candidate au doctorat.
o   Évolution temporelle de la quantité, des sources et de la contamination par les pesticides de la matière organique dissoute et particulaire de l’estuaire du St-Laurent aux cours des 19 dernières années : une analyse élémentaire, moléculaire et isotopique. Ce projet se fait en collaboration avec les professeurs Yves Gélinas, Violaine Ponsin et Jean-Carlos Montero-Serrano.

•   Diètes et migrations des populations anciennes. Depuis plusieurs années, je m’intéresse plus particulièrement au volet isotopique de ces études en partenariat avec des archéologues et paléoanthropologues. Leurs travaux touchent, par exemple, aux adaptations des premiers colons québécois (professeure Isabelle Ribot) et à la politique dans la culture des Mayas anciens (Professeure Christina Halperin).

En plus de ces thèmes, mes activités de recherche sont intimement liées au laboratoire de géochimie des isotopes stables légers et les liens étroits que j’entretiens avec l’AIEA, notamment à travers les thèmes suivants :

•   Développement de méthodes analytiques et adaptation de méthodes existantes aux différents projets des chercheurs du Geotop.
•   Développement de matériaux de référence isotopiques internationaux. J’ai notamment participé à la caractérisation d’une panoplie de matériaux de référence organiques et inorganiques du USGS et au développement de matériaux primaires (qui permettent la réalisation de l’échelle VPDB) avec l’AIEA. Depuis 2010, je participe aux différents comités experts de l’AIEA dans ce domaine.
•   Collaboration avec l’AIEA dans le cadre des différents exercices d’inter-comparaison d’analyse des isotopes de la molécule d’eau (IAEA Water Isotope Inter-Comparaison - WICO).
•   Formation de personnel à l’utilisation des outils isotopiques dans des laboratoires émergents en collaboration avec l’AIEA.
•   Évaluation de laboratoires isotopiques émergents et de leur capacité à réaliser des études en hydrologie/hydrogéologie isotopique en collaboration avec l’AIEA.

Carton, C., Barbecot, F., Birks, J., Hélie, J. F., 2024. Improved understanding of the impact of urbanization on the temperature, precipitation, and air quality of major eastern Canadian cities. Urban Climate 53, 101781.

Accès libre Camin, F., Besic, D., Brewer, P. J., Allison, C. E., Coplen, T. B., Dunn, P. J. et al. (incl. J.-F. Hélie), 2025. Stable Isotope Reference Materials and Scale Definitions—Outcomes of the 2024 IAEA Experts Meeting. Rapid Communications in Mass Spectrometry 39(14), e10018.

Accès libre Carton, C., Barbecot, F., Hélie, J. F., Horoi, V., Birks, J., Picard, A., Mona, J., 2024. Affordable event and monthly rain samplers: Improving isotopic datasets to understand meteorological processes. Rapid Communications in Mass Spectrometry 38(7), e9710.

Accès libre Picard, A., Barbecot, F., Bardoux, G., Agrinier, P., Gillon, M., Corcho Alvarado, J. A., Schneider, V., Hélie, J.-F., de Oliveira, F., 2024. The Potential of Isotopic Tracers for Precise and Environmentally Clean Stream Discharge Measurements. Hydrology 11(1), 1.

Sánchez‐Murillo, R., Ortega, L., Vreča, P., Žagar, K., Shrestha, S., Kgotlaebonywe, C. et al. (incl. J.-F. Hélie, D. Pinti, F. Barbecot), 2024. Tracing Urban Drinking Water Sources: Global State of the Art and Insights From an IAEA‐Coordinated Research Project. Hydrological Processes 38(10), e15312. Données / Data

Accès libre Chartrand, M. M., Meija, J., Hélie, J. F., Middlestead, P., Ramalingam, M., Aziz, A. A., Mester, Z., 2022. Characterization of vanillin carbon isotope delta reference materials. Analytical and Bioanalytical Chemistry 414, 7877-7883.

Nadeau, S., Rosa, E., Cloutier, V., Paran, F., Hélie, J. F., Graillot, D., 2022. Hydrological mass balance of boreal watersheds in the Canadian Shield. Journal of Hydrology 612(C), 128236.

Accès libre Skrzypek, G., Allison, C. E., Böhlke, J. K., Bontempo, L., Brewer, P., Camin, F. et al. (incl. Hélie, J.-F.), 2022. Minimum requirements for publishing hydrogen, carbon, nitrogen, oxygen and sulfur stable-isotope delta results (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry 94(11-12), 1249-1255.

Vigeant, J., Ribot, I., Hélie, J.F., 2022. Investigating individual migration life histories: An isotopic case study from 17th to 18th century Nouvelle France. American Journal of Biological Anthropology 177(2), 232-248.

Assonov, S., Fajgelj, A., Hélie, J.F., Allison, C., Gröning, M., 2021. Characterisation of new reference materials IAEA‐610, IAEA‐611 and IAEA‐612 aimed at the VPDB δ13C scale realisation with small uncertainty. Rapid Communications in Mass Spectrometry 35(7), e9014.

Gutierrez, E., Ribot, I., Hélie, J.F., 2021. Weaning among Colonists from Montreal and Environs: What Can Nitrogen Isotope Analysis on Dentine Tell Us? Bioarchaeology International, 5(3–4).

Accès libre Hélie, J.F., Adamowicz-Walczak, A., Middlestead, P., Chartrand, M.M., Mester, Z., Meija, J., 2021. Discontinuity in the Realization of the Vienna Peedee Belemnite Carbon Isotope Ratio Scale. Analytical Chemistry 93, 10740–10743.

Hélie, J.F., Hillaire‐Marcel, C., 2021. Designing working standards for stable H, C and O isotope measurements in CO2 and H2O. Rapid Communications in Mass Spectrometry 35(5), e9008.

Lécuyer, C., Hillaire-Marcel, C., Burke, A., Julien, M.A., Hélie, J.F., 2021. Temperature and precipitation regime in LGM human refugia of southwestern Europe inferred from δ13C and δ18O of large mammal remains. Quaternary Science Reviews 255, 106796.

Accès libre Qi, H., Moossen, H., Meijer, H.A., Coplen, T.B., Aerts‐Bijma, A.T., Reid, L., Geilmann, H., Richter, J., Rothe, M., Brand, W.A., Toman, B., Benefield, J., Hélie, J.-F., 2021. USGS44, a new high purity calcium carbonate reference material for δ13C measurements. Rapid Communications in Mass Spectrometry 35, e9006.

Vigeant, J., Gutierrez, E., Hélie, J.F., 2021. Impact of varying HCl concentrations on the δ15N values of human rib bones used for dietary reconstruction. Journal of Archaeological Science: Reports 37, 102934.

Assonov, S., Groening, M., Fajgelj, A., Hélie, J.F., Hillaire‐Marcel, C., 2020. Preparation and characterization of IAEA‐603, a new primary reference material aimed at the VPDB scale realisation for δ13C and δ18O determination. Rapid Communications in Mass Spectrometry 34(20), e8867.

Maccali, J., Hillaire-Marcel, C., Ghaleb, B., Ménabréaz, L., Blénet, A., Edinger, E., Hélie, J.F., Preda, M., 2020. Late Quaternary sporadic development of Desmophyllum dianthus deep-coral populations in the southern Labrador Sea with specific attention to their 14C-and 230Th-dating. Marine Chemistry 24, 103807.

Saby, M., Pinti, D.L., van Hinsberg, V., Gautason, B., Sigurdardóttir, Á., Castro, C., Hall, C., Óskarsson, F., Rocher, O., Hélie, J.F., Méjean, P., 2020. Sources and transport of fluid and heat at the newly-developed Theistareykir Geothermal Field, Iceland. Journal of Volcanology and Geothermal Research 405, 107062.

Benjelloun, Y., Carlut, J., Hélie, J.F., Chazot, G., Le Callonnec, L., 2019. Geochemical study of carbonate concretions from the aqueduct of Nîmes (southern France): a climatic record for the first centuries AD? Scientific Reports 9(1), 5209.

D’Arcy, F., Boucher, É., De Moor, J.M., Hélie, J.F., Piggott, R., Stix, J., 2019. Carbon and sulfur isotopes in tree rings as a proxy for volcanic degassing. Geology 47(9), 825-828.

Giguère-Croteau, C., Boucher, É, Bergeron, Y., Girardin, M.P., Drobyshev, I., Silva, L.C.R., Hélie, J.-F., Garneau, M., 2019. North America’s oldest boreal trees are more efficient water users due to increased [CO2], but do not grow faster. Proceedings of the National Academy of Sciences 116(7), 2749-2754.

Mattei, A., Barbecot, F., Guillon, S., Goblet, P., Hélie, J.F., Meyzonnat, G., 2019. Improved accuracy and precision of water stable isotope measurements using the direct vapour equilibration method. Rapid Communications in Mass Spectrometry 33(20), 1613-1622.

Tcaci, M., Barbecot, F., Hélie, J.F., Surridge, B.W., Gooddy, D.C., 2019. A new technique to determine the phosphate oxygen isotope composition of freshwater samples at low ambient phosphate concentration. Environmental Science & Technology 53(17), 10288-10294.

Barbecot, F., Guillon, S., Pili, E., Larocque, M., Gibert-Brunet, E., Hélie, J.-F., Noret, A., Plain, C., Schneider, V., Mattei, A., Meyzonnat, G., 2018. Using water stable isotopes in the unsaturated zone to quantify recharge in two contrasted infiltration regimes. Vadose Zone Journal 17 (1), art. no. 170170. DOI: 10.2136/vzj2017.09.0170

Carnero-Bravo, V., Sanchez-Cabeza, J.-A., Ruiz-Fernández, A.C., Merino-Ibarra, M., Corcho-Alvarado, J.A., Sahli, H., Hélie, J.-F., Preda, M., Zavala-Hidalgo, J., Díaz-Asencio, M., Hillaire-Marcel, C., 2018. Sea level rise sedimentary record and organic carbon fluxes in a low-lying tropical coastal ecosystem. CATENA 162, 421-430.

Richard, L., Pinti, D.L., Hélie, J.F., Hernández, A.L., Shibata, T., Castro, M.C., Sano, Y., Shouakar-Stash, O., Sandoval, F., 2019. Variability of deep carbon sources in Mexican geothermal fluids. Journal of Volcanology and Geothermal Research 370, 1-12.

Stevenson, R., Pearce, C.R., Rosa, E., Hélie, J.-F., Hillaire-Marcel, C., 2018. Weathering processes, catchment geology and river management impacts on radiogenic (87Sr/86Sr) and stable (δ88/86Sr) strontium isotope compositions of Canadian boreal rivers. Chemical Geology 486, 50-60. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2018.03.039

Carnero-Bravo, V., Sanchez-Cabeza, J.A., Ruiz-Fernández, A.C., Merino-Ibarra, M., Corcho-Alvarado, J.A., Sahli, H., Hélie, J.F., Preda, M., Zavala-Hidalgo, J., Díaz-Asencio, M. and Hillaire-Marcel, C., 2017. Sea level rise sedimentary record and organic carbon fluxes in a low-lying tropical coastal ecosystem. CATENA. Article sous presse.

Vigeant, J., Ribot, I., Hélie, J.-F., 2017. Dietary habits in New France during the 17th and 18th centuries: An isotopic perspective. American Journal of Physical Anthropology 162 (3), 462-475.

Rosa, E., Hillaire-Marcel, C., Hélie, J.-F., Myre, A., 2016. Processes governing the stable isotope composition of water in the St. Lawrence river system, Canada. Isotopes in Environmental and Health Studies 52 (4-5), 370-379.

Schimmelmann, A., Qi, H., Coplen, T. B., Brand, W. A., Fong, J., Meier-Augenstein, W., Kemp, H.F., Toman, B., Ackermann, A., Assonov, S., Aerts-Bijma, A.T., Brejcha, R., Chikaraishi, Y., Darwish, T., Elsner, M., Gehre, M., Geilmann, H., Gröning, M., Hélie, J.-F., Herrero-Martín, S., Meijer○, H.A.J., Sauer, P.E., Sessions, A.L., Werner, R.A., 2016. Organic Reference Materials for Hydrogen, Carbon, and Nitrogen Stable Isotope-Ratio Measurements: Caffeines, n-Alkanes, Fatty Acid Methyl Esters, Glycines, l-Valines, Polyethylenes, and Oils. Analytical Chemistry 88(8), 4294-4302.

Vinciguerra, V., Stevenson, R., Pedneault, K., Poirier, A., Hélie, J.-F., Widory, D., 2016. Strontium isotope characterization of wines from Quebec, Canada. Food Chemistry 210, 121-128.

Marteinson, S.C., Giroux, J.-F., Hélie, J.-F., Gentes, M.-L., Verreault, J., 2015. Field metabolic rate is dependent on time-activity budget in ring-billed gulls (Larus delawarensis) breeding in an anthropogenic environment. PLoS ONE 10 (5), DOI: 10.1371/journal.pone.0126964

Moritz, A., Helie, J.-F., Pinti, D., Larocque, M., Barnatche, D., Retailleau, S., Lefebvre, R., Gelinas, Y., 2015. Methane baseline concentrations and sources in shallow aquifers from the shale gas-prone region of the St. Lawrence Lowlands (Quebec, Canada). Environmental Science and technology 49, 4765−4771.

Stevenson, R., Desrochers, S., Hélie, J.-F., 2015. Stable and radiogenic isotopes as indicators of agri-food provenance: Insights from artisanal cheeses from Quebec, Canada. International Dairy Journal 49, 37-45.

Pinti, D.L., Retailleau, S., Barnetche, D., Moreira, F., Moritz, A.M., Larocque, M., Gélinas, Y., Lefebvre, R., Hélie, J.-.F., Valadez, A. 2014, 222Rn activity in groundwater of the St. Lawrence Lowlands, Quebec, eastern Canada: Relation with local geology and health hazard, Journal of environmental radioactivity, vol. 136, pp. 206-217.

Silva, A.V., Hélie, J.F., Caxito, F.D.A., Monardes, H., Mustafa, A.F., Stevenson, R. 2014, Multi-stable isotope analysis as a tool for assessing the geographic provenance of dairy products: A case study using buffalo's milk and cheese samples from the Amazon basin, Brazil, International Dairy Journal, vol. 35, no. 2, pp. 107-110.

Caron-Beaudoin, É., Gentes, M.-L., Patenaude-Monette, M., Hélie, J.-.F, Giroux, J.-F. & Verreault, J. 2013, Combined usage of stable isotopes and GPS-based telemetry to understand the feeding ecology of an omnivorous bird, the Ring-billed Gull (Larus delawarensis), Canadian journal of zoology, vol. 91, no. 10, pp. 689-697.

Pinti, D.L., Castro, M.C., Shouakar-Stash, O., Tremblay, A., Garduño, V.H., Hall, C.M., Hélie, J.-F., Ghaleb, B. 2013, Evolution of the geothermal fluids at Los Azufres, Mexico, as traced by noble gas isotopes, δ18O, δD, δ13C and 87Sr/86Sr, Journal of Volcanology and Geothermal Research, vol. 249, pp. 1-11.

Thibodeau, B., Hélie, J.-F., Lehmann, M.F. 2013, Variations of the nitrate isotopic composition in the St. Lawrence River caused by seasonal changes in atmospheric nitrogen inputs, Biogeochemistry, , pp. 1-12.

Carton, Cécile : Doctorat en sciences de la Terre et de l'atmosphère
Département des sciences de la Terre et de l'atmosphère, Université du Québec à Montréal
Codirection : Florent Barbecot; Jean Birks, InnoTech Alberta & U. Victoria
Sujet de recherche : Origine et quantification de l’hétérogénéité du signal isotopique des précipitations en milieu urbain