Nitrification

La nitrification est le processus biologique par lequel les nitrates sont produits dans l'environnement. Celle-ci se fait en deux étapes distinctes, chacune sous l'action de micro-organismes différents. Étape 1 : l'ammoniac est oxydé en nitrite, c'est la nitritation ou nitritation (réaction par des bactéries du genre Nitrosomonas, Nitrosococcus (es), Nitrosospira (pl)), appelée également nitrosation. Étape 2 : le nitrite est oxydé en nitrate, c'est la nitratation (réaction par des bactéries du genre Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrospira). Dans ce processus se déroulant dans les sols neutres, oxydants, et sans trop de matière organique (hétérotrophie compétitive par les bactéries saprophytes), l'oxydation de l'azote par ces bactéries leur fournit l'énergie nécessaire pour transformer le CO2 en matière organique (autotrophie)[1]. Le déchet toxique des nitrites de la première communauté bactérienne est utilisé comme métabolite par la seconde. Ce phénomène de symbiose est appelé syntrophie[2].

Diagramme montrant le cycle de l'azote.

Dans les écosystèmes qui perdent des nitrates vers les nappes phréatiques, la nitrification est une source d'acidité pour le sol. Première phase de l'élimination biologique de l'azote au sein du cycle de l'azote, elle est notamment réalisée dans les stations d'épuration par des séquences d'aération et de repos de la liqueur mixte au sein de bassins d'aération.

Chimie

De façon conceptuelle, la nitrification se déroule en deux étapes[3] :

  1. Ammoniac → Nitrite
  2. Nitrite → Nitrate

Au niveau chimique, le processus se déroule ainsi :

  1. NH3 + O2 → NO2− + 3H+ + 2e−
  2. NO2− + H2O → NO3− + 2H+ + 2e−

Découverte

Dans la Chine antique, on traitait déjà la pollution par les plantes plusieurs siècles avant les Gréco-romains. Ils étaient aussi familiers avec les nitrates puisqu'ils produisaient déjà la poudre à canon à l'échelle industrielle. Celle-ci est fabriquée à partir de nitrate de potassium, obtenu par la transformation de nitrate de calcium (aussi appelé salpêtre). Ils savaient aussi extraire le nitrate des sels du fumier mûr.

On connaissait depuis longtemps les salpêtres comme nutriments pour les plantes, tout en attribuant la cause de leur présence a une simple réaction chimique. Ammoniaque, matière organique bien décomposée, une certaine humidité, du calcaire (CaCO3) ; le tout ensemble et sous abri amenait, pensait-on, la réaction chimique par laquelle NH4+ est oxydé en NO3−. On savait aussi que des eaux d’égout percolant sur un sol sableux sont dépolluées en même temps que l'on constate une nitrification de l'ammoniac.

Cette façon d'envisager la nitrification est remise en question quand Louis Pasteur attire l'attention sur les bactéries comme agents de transformations chimiques de la matière. L’explication scientifique arrive finalement avec les recherches du début du XIXe siècle en agronomie par Albrecht Daniel Thaer, Mathieu de Dombasle, Jean-Baptiste Boussingault, etc., et en chimie par Justus von Liebig, Jules Raulin, etc.

Dans les années 1860, Adolphe Auguste Mille et Alfred Durand-Claye complètent les premières études sur le traitement des eaux usées par des plantations, mettant en évidence la dégradation des polluants par les plantes, et la présence de nitrate comme critère d’une bonne qualité d’épuration.

En 1877, les deux chimistes français Schlœsing et Müntz démontrent que ce sont les bactéries du sol qui provoquent la nitrification (ils stérilisent du sol par divers traitements (formol, chaleur, etc.) puis le réensemencent, comparant à chaque stade la nitrification de cet échantillon avec celle de sols non traités. Après réensemencement le sol reprend son pouvoir nitrifiant.

On ne savait pas ce qu'étaient les germes en cause. Mais sachant que la nitrification est une réaction simultanée à l’assimilation du carbone, et d'autre part que les terres riches en humus (matière organique décomposée) sont les terres les plus nitrifiantes, les microbiologistes suspectaient que la présence de ces germes était normale dans les sols, et que leur métabolisme classique était celui de l’assimilation du carbone.

Le dicyandiamide supprime l'activité microbienne des bactéries dénitrifiantes.

Notes et références
  1. Yvon R. Dommergues et François Mangenot, Écologie microbienne du sol, Masson et Cie, , p. 198.
  2. (en) Robert K. Poole, Advances in microbial physiology, Academic Press, , p. 16.
  3. Robert Barbault, Écologie générale : Structure et fonctionnement de la biosphère, 5e édition, Dunod, p. 32

Voir aussi

Bibliographie

Articles connexes
  • Portail de l’agriculture et l’agronomie
Cet article est issu de Wikipedia. Le texte est sous licence Creative Commons - Attribution - Partage dans les Mêmes. Des conditions supplémentaires peuvent s'appliquer aux fichiers multimédias.