Géochimie des isotopes stables
Hydrologie
helie.jean-francois [at] uqam.ca
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.
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.
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).
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.
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.
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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.
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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.
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Département d'anthropologie, Université de Montréal
Codirection : Isabelle Ribot
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
Department of Chemistry & Biochemistry, Concordia University
Codirection : Yves Gélinas; Jean-Carlos Montero-Serrano; Violaine Ponsin
Sujet de recherche : 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.