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Cycle de l’azote (HU)

De Wikigeotech

Traduction anglaise : Nitrogen cycle

Dernière mise à jour : 25/6/2020

Ensemble des transformations que peut subir l'azote entre ses différentes formes physico-chimiques.

Concepts de base

L'azote est extrêmement abondant sur terre où il constitue près de 80% de la masse de l'atmosphère. Par ailleurs l'azote est l'un des composant principaux du vivant (en particulier des protéines) ce qui en fait un nutriment majeur. Malheureusement l'azote gazeux n'est pas directement assimilable par les plantes, sauf pour quelques unes d'entre elles, les légumineuses, qui vivent en symbiose avec des bactéries capables de le fixer. De ce fait l'azote reste souvent le facteur limitant pour la production agricole, ce qui justifie l'utilisation massive d'engrais azotés dont les sources facilement exploitables se raréfient. A l'inverse, les écosystèmes aquatiques souffrent souvent d'un excès d'azote, d'une part parce que les formes ammoniacales peuvent être toxiques pour de nombreuses espèces, d'autre part parce que l'excès en formes assimilables (nitrites et nitrates) peut déréguler le cycle trophique et provoquer une hyper-eutrophisation de l'écosystème.

Il est donc facile de comprendre que la maîtrise du cycle de l'azote constitue un enjeu important, à la fois pour éviter la dégradation des milieux aquatiques et pour gérer une ressource précieuse.

Principes du cycle de l'azote

Le cycle de l'azote est complexe car il existe de nombreuses possibilités d'évolution d'une forme donnée vers une autre forme. Nous présentons ici un schéma simplifié (figure 1) correspondant principalement aux différentes transformations biochimiques qui se produit dans les milieux aquatiques. Nous ne traiterons pas du cycle global et des échanges avec la lithosphère.


Figure 1 : Schéma simplifié du cycle de l'azote : 1 : nitritation ; 2 : nitrosation ; 3 : nitratation ; 4 : nitrification ; 5 : dénitrification ; 6 : ammonification ; 7 : fixation ; 8 : assimilation ; 9 : absorption ; 10 : excrétion ; 11 : décomposition.

Les principales transformations représentées sur ce schéma sont les suivantes :

  • (1) : nitritation : Oxydation de l’ammonium en nitrites.
  • (2) : nitrosation : Transformation des nitrites en ammonium, selon une équation inverse de celle de la nitritation ; la transformation s’effectue dans un sens ou dans l’autre selon le pH et la quantité d'oxygène dissous disponible.
  • (3) : nitratation : Oxydation des nitrites en nitrates.
  • (4) : nitrification : Oxydation de l'ammoniac en nitrates ; cette réaction est réalisée en deux étapes successives : la nitritation transformant l’ammonium en nitrites, puis la nitratation transformant les nitrites en nitrates.
  • (5) : dénitrification : Réduction des nitrates en nitrites, puis en azote gazeux, par des bactéries anaérobie placées dans des conditions anoxiques.
  • (6) : ammonification : transformation de l’azote organique en azote ammoniacal.
  • (7) : Fixation de l'azote gazeux : l'azote gazeux, très abondant dans l'atmosphère, est également présent de façon importante dans les milieux aquatiques du fait des échanges permanents entre l'eau et l'air. Il n'est cependant que peu accessible sous cette forme pour la plupart des organismes vivants. Seules les cyanophycées et certaines plantes légumineuses sont capables de le fixer directement pour le transformer en ion ammonium ($ NH_4^+ $). Cette fixation peut devenir importante dans les milieux eutrophes.
  • (8) : assimilation : Utilisation des différentes formes de l'azote (principalement formes oxydées) par les plantes pour produire de la matière vivante.
  • (9) : absorption : Utilisation des plantes par les animaux pour se nourrir.
  • (10) : excrétion : Élimination d'azote organique et ammoniacal par les animaux
  • (11) : décomposition : libération d'azote organique par les plantes en décomposition. l

Les apports extérieurs en azote ammoniacal ou en azote oxydé (nitrite et nitrate), provenant notamment d'eaux usées domestiques ou de lisiers, peuvent déséquilibrer ce cycle.

Dans les stations d'épuration on essaie d'optimiser les étapes de nitrification-dénitrification pour éliminer toutes les formes non gazeuse de l'azote.

Pour en savoir plus : Article Wikipédia.

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