CYCLE DE L’AZOTE : Matière vivante <-> pollution.*


Lorsque l’on se préoccupe de la pollution des eaux une grande part est provoquée par l’excès dans le milieu aquatique de matière organique provenant des rejets d’égouts polluants, il est indispensable de bien assimiler et comprendre le cycle de l’azote, notion primordiale.

Ce cycle est celui de la matière vivante dont l’azote est avec le carbone un des constituants essentiels.


Paradoxalement, les 3/4 de l’azote terrestre, contenus dans l’air, concernent assez peu le cycle de l’azote / matière vivante ; car cet azote atmosphérique (N2) est un gaz inerte qui n’est assimilable que marginalement par certaines plantes. ( On ne parlera pas ici de l’oxyde d’azote N2O, gaz à effet de serre, produit par les industries, les véhicules, l’agriculture industrielle)

Le ¼ restant de l’azote terrestre, dit « fixé » (à d’autres atomes), est présent sous forme de composés différents, à chaque stade d’un cycle complexe. A l’un des niveaux de ce cycle, l’azote est le constituant essentiel des êtres vivants sous la forme d’acides aminés . A d’autres stades, il peut se révéler nocif, voire même toxique.

Dans la nature, les matières organiques (MO), déchets constituées des organiques des êtres vivants morts (végétaux morts, cadavres et déjections des animaux, … ),

* peuvent être temporairement stockées dans les 30 premiers cm du sol, constituant ainsi un très important réservoir d’azote organique.

* ou transformés par les bactéries aérobies (qui consomment de l’oxygène) en différents stades successifs d’azote minéral :

- d’abord en azote ammoniacal : c’est à dire en ammonium (NH4+) ou ou si le pH et supérieur à 8 en ammoniac (NH3). (A noter que NH3 est très toxique pour la vie aquatique).

- ensuite en nitrites (NO2-) ou azote nitreux, (forme chimique instable)

- puis en nitrates (NO3-) ou azote nitrique. (forme stable, soluble, assimilable par les plantes)

L’azote minéral sous forme de nitrates est un nutriment pour les plantes qui l’assimilent pour croître grâce à l’énergie fournie par le soleil ( photosynthèse).

Les animaux (et des hommes) ne peuvent fixer directement l’azote mais s’approvisionnent à travers la consommation de végétaux.

L’azote des plantes peut ensuite servir d’aliment aux animaux qui peuvent à leur tour être mangés par d’autres animaux. A leur mort, plantes et animaux redeviennent des déchets organiques. Le cycle de l’azote (auquel l’homme appartient) est bouclé !

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Le cycle de l’azote dans l’eau.

LE CYCLE DE L’AZOTE DANS LE MILIEU AQUATIQUE

- La matière vivante : L’azote (N) est un constituant majeur, avec le carbone, l’hydrogène et l’oxygène, des protéines des cellules de tous les êtres vivants : animaux, végétaux, microorganismes. Après leur mort, ces cellules constituent de la matière organique riche en azote.

- La matière organique : Dans un cours d’eau, la matière organique provient naturellement des déjections et de la décomposition après leur mort des plantes et des animaux présents dans le milieu aquatique ainsi que de leurs déjections. Elle provient aussi de l’entraînement vers le cours d’eau, par le lessivage des pluies, de matière organique des terrains du bassin versant.

Cette matière organique est décomposée par les bactéries présentes dans l’eau. L’azote issu de cette décomposition et minéralisé sous forme d’ammonium dissous dans l’eau. L’ammonium de l’eau provient aussi pour une part plus modeste de l’urée (urine), rejetée par les animaux, sauf certains cas de pollution : Par exemple, une pollution au purin ou au lisier entraîne une présence élevée d’ammonium dans l’eau polluée.

Nb : Dans les eaux basiques ( pH > 7 ) une partie de l’ammonium, qui augmente proportionnellement au pH et à la température de l’eau, se transforme en ammoniac (NH3) , gaz dissous, très toxique pour les poissons.

-  L’ammonium (NH4+), est ensuite transformé assez rapidement en nitrites sous l’action de bactéries dites bactéries nitrifiantes, appelées Nitrosomas, consommatrices d’oxygène dissous dans l’eau.

- Les nitrites (NO2-) sont extrêmement toxiques pour les animaux car ils bloquent la fixation et le transport d’oxygène par l’hémoglobine du sang. ( Il ne doit pas y avoir de nitrites dans l’eau potable)

Les nitrites sont transformés à leur tour en nitrates par des bactéries appelées Nitrobacter consommatrices elles aussi de l’oxygène dissous dans l’eau.

La nitrification nécessite la présence dans l’eau d’oxygène nécessaire à la "respiration" des bactéries. (Inversement, en cas d’appauvrissement des eaux en oxygène dissous, les bactéries qui ne peuvent plus consommer d’oxygène, "respirent" les nitrites ou les nitrates pour produire de l’ammonium. Le processus de nitrification est donc « réversible »).

- Les nitrates (NO3-) : Les nitrates associés aux phosphates sont des nutriments assimilés par les plantes aquatiques lors de leur croissance. La lumière du soleil est le moteur de cette croissance par la photosynthèse. (1)

- Les végétaux : Une partie des végétaux est consommée par les animaux. Végétaux et animaux meurent à la fin de leur vie pour redonner de la matière organique.

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En résumé. L’AZOTE (N) est l’élément chimique constitutif de composés ioniques comme le nitrate (NO3-), le nitrite (NO2-), l’ammonium (NH4+) ou de composés gazeux comme le diazote ( N2), ou l’ammoniac (NO3). L’azote se trouve sous la forme d’acides aminés dans la matière organique.


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(1) Ne pas oublier qu’une forte présence de nitrates dans les eaux n’a pas en général pour origine la seule dégradation naturelle des matières organiques. Les épandages intensifs sur les sols de fertilisants agricoles nitratés sont souvent en cause. Les nitrates sont des composés particulièrement solubles dans les eaux.

A propos des poids de nitrates et d’azote

Il faut diviser par 4,43 le poids des nitrates pour déterminer le poids d’AZOTE contenu par ces même nitrates.

Ainsi la norme de 50mg/l de nitrates maximum dans l’eau du robinet correspond à une teneur en azote de 11,29 mg/l.

Et 4,43 kg de nitrates contiennent 1 kg d’azote (N).

Dans l’eau les concentrations sont mesurées en mg de nitrates (NO3-), par litre (mg/l), alors que les apports de fertilisants sur les champs, sont donnés en kg d’azote (N) par hectare (ou unité d’azote par hectare).

Lien vers page :Les principaux paramètres physiques et chimiques des eaux.