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TitreCharacterization of the boron, lithium, and strontium isotopic variations of oil sands process-affected water in Alberta, Canada
AuteurHarkness, J S; Warner, N R; Ulrich, A; Millot, R; Kloppmann, W; Ahad, J M E; Savard, M M; Gammon, P R; Vengosh, A
SourceApplied Geochemistry vol. 90, 2018 p. 50-62, https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2017.12.026
Année2018
Séries alt.Secteur des sciences de la Terre, Contribution externe 20150145
ÉditeurElsevier
Documentpublication en série
Lang.anglais
DOIhttps://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2017.12.026
Mediapapier; en ligne; numérique
Formatspdf
ProvinceAlberta
SNRC74D; 74E; 84A; 84H; 84B; 84G; 73M; 83O; 83P
Lat/Long OENS-117.0000 -114.0000 58.0000 53.0000
Sujetssables bitumineux; qualité de l'eau; géochimie de l'eau; etudes isotopiques; géochimie du bore; géochimie du lithium; géochimie du strontium; dangers pour la santé; sables bitumineux; bitume; contamination des métaux lourds; Nature et environnement; Santé et sécurité; géochimie
Illustrationslocation maps; sample location charts; stratigraphic charts; ternary diagrams; tables; plots
ProgrammeDéveloppement durable des sables bitumineux, Géosciences de l'environnement
Résumé(disponible en anglais seulement)
Oil sands operations in Alberta, Canada generate large volumes (>840×106 m3) of oil sands process-affected water (OSPW) that contains contaminants that are toxic to aquatic life. OSPW is stored in open tailings ponds and leakage from the ponds presents a potential long-term environmental risk. However, the presence of naturally occurring saline water in the oil sands region in Alberta presents a challenge for delineating the impact of OSPW in cases where OSPW is leaked to the environment. Here, we characterize the inorganic chemistry and isotopic variations of boron (delta11B), lithium (delta7Li), and strontium (eSrSW) of OSPW from tailings ponds in order to evaluate the source of salinity in OSPW and the potential utilization of these isotope ratios as forensic tracers of OSPW migration in the environment. In addition to generating new data, we compiled published data to build a comprehensive dataset of the geochemical composition of different water sources in the oil sands region of Alberta. OSPW is brackish (TDS - 1800 mgL-1), with elevated chloride (392±184 mgL-1), boron (2.2±0.4 mgL-1), and lithium (0.12 ± 0.11 mg L-1) concentrations relative to the Athabasca River that is used for bitumen extraction. OSPW is characterized by narrow ranges of delta11B (23.7 ± 1.8(permil)), =delta7Li (16.3 ± 1.7(permil)), and 87Sr/86Sr ratios (eSrSW=-3.9 ± 19.2). The geochemical and isotope ratios in OSPW reflect mixing of residual, saline formation water from Lower Cretaceous units with fresh surface water that has been modified by interactions with the solid oil sands. The elevated boron and lithium concentrations and delta11B, delta7Li and eSrSW variations we observed are distinct from the compositions of a shallow freshwater aquifer in the area (8.1 ± 5.0 (permil), 11.3 ± 0.9 (permil) and 9.7 ± 5.6, respectively) and the local rivers (15.6 ± 4.7 (permil), 15.1 ± 1.4 (permil) and 30.3 ± 16.0). However, groundwater and saline springs in the region presents a wider range of geochemical and isotopic values that are not always distinguishable from OSPW. The integration of boron, lithium, and strontium isotopes provides a potential monitoring tool for tracing OSPW release to local freshwater sources.
Résumé(Résumé en langage clair et simple, non publié)
L'infiltration potentielle d'eaux usées stockées dans des bassins de résidus est l'une des préoccupations principales de la surveillance de l'environnement dans la région des sables bitumineux du Canada. Cet article présente une nouvelle méthode qui utilise des ratios géochimiques et isotopiques de plusieurs constituants inorganiques (bore, lithium et strontium) qui sont présents dans les eaux usées stockées dans les bassins de résidus et qui sont également trouvés dans les matériaux géologiques sous-jacents, afin de différencier entre les apports naturels et anthropiques. Les résultats démontrent que certains de ces paramètres (les isotopes du bore et du lithium combinés aux rapports de B/Cl et Li/Cl) peuvent être utiles comme traceurs pour évaluer la migration d'eaux usées stockées dans des bassins de résidus dans le bassin versant de l'Athabasca.
GEOSCAN ID296811