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Aperçu sur l’azote
Sous forme de nitrates ou d’ammoniac, l’azote est très soluble dans l’eau et mobile dans les écosystèmes. Le ruissellement, l’érosion et les pluies tendent à ramener les nitrates non captés par la biomasse terrestre vers les lacs et surtout vers les nappes phréatiques et les océans.
Cycle de l’azote
L’azote est présent sous forme organique dans le sol et les êtres vivants (acides aminés, acides nucléiques, …..etc.), et également sous forme minérale (gazeux et dissoute). Le passage entre les diverses formes de l’azote (minérales et organiques) correspond à un cycle biogéochimique, faisant intervenir de nombreux organismes animaux et végétaux ainsi que des micro-organismes (Heathwaite, 1993). Les organismes ont besoin de ce qu’on nomme l’azote fixé dans lequel les atomes sont liés à l’hydrogène dans l’ammoniac (NH3) ou à l’oxygène dans les nitrates (NO3-). Le cycle de l’azote est très complexe .
Les bactéries fixatrices de l’azote produisent de l’ammoniaque (NH4OH) à partir de l’azote atmosphérique et de l’hydrogène de l’eau (l’ammoniac est le nom de la forme soluble dans l’eau du gaz ammoniac). Certaines de ces bactéries, comme Rhizobium, vivent en symbiose avec des plantes, produisant de l’ammoniac. Dans les sols bien oxygénés, mais aussi en milieu aquatique oxygéné, des bactéries transforment l’ammoniac (NH3) en nitrites (NO2- ), puis en nitrates (NO3- ), au cours du processus de nitrification. On peut décomposer cette transformation respectivement en nitritation et nitratation. La décomposition d’organismes morts (nécromasse) par des bactéries saprophytes sous forme d’ions ammonium (NH4+ ) est une autre source d’ammoniac. En milieu anoxique (sol ou milieu aquatique non oxygéné), des bactéries dites dénitrifiantes transforment les nitrates en gaz diazote, c’est la dénitrification. Trois processus de base sont impliqués dans le recyclage de l’azote: la fixation de l’azote diatomique ( N2), la nitrification et la dénitrification (Daniel et al, 1999).
Fixation de l’azote
La fixation de l’azote correspond à la conversion de l’azote atmosphérique en azote utilisable par les plantes et les animaux. Elle se fait par certaines bactéries qui vivent dans le sol ou dans l’eau et qui réussissent à assimiler l’azote diatomique (N2). Il s’agit en particuliers des cyanobactéries et de certaines bactéries vivants en symbiose avec des plantes (entre autres des légumineuses).
La réaction nécessite un apport d’énergie de la photosynthèse (cyanobactéries et symbiotes de légumineuses). Cette fixation tend à produire des composés ammoniaqués tels l’ammonium NH4+ et son acide conjugué l’ammoniac NH3.
Assimilation de l’azote par les êtres vivants
L’azote peut être assimilé généralement sous forme de nitrates (NO3-), et parfois sous forme d’ammonium (NH4+ ).
Les quantités d’azotes prélevés annuellement par les végétaux sont très variables allant de quelques gN/m2 /an à plus de 100g m2 /an (Bowden, 1987). Pour Ruffinoni (1994) le type de végétation serait à l’origine de cette variabilité. Mitsch et Gosselink (1993) ajoutent que cette variabilité dépend de la biomasse végétale et la concentration en nutriments de la colonne d’eau ainsi que du substrat. Ainsi les demandes de l’azote sont plus importantes au printemps, lors de la croissance des végétaux.
Pour les animaux, ils tirent leur azote organique de la consommation des végétaux ou d’autres animaux. Cet azote est restitué au milieu sous la forme d’azote organique par la déjection et à la mort de l’animal (Curie, 2006).
Nitrification
La nitrification transforme les produits de la fixation (NH4+ , NH3) en NOx (soient NO2- et NO3- ), des nitrites et nitrates, ces deux réactions (nitritation et nitratation) sont réalisées uniquement en présence d’oxygène (Bock et al, 1995).
Dénitrification
La dénitrification retourne l’azote à l’atmosphère sous sa forme moléculaire N2, avec comme produit secondaire du CO2 et de l’oxyde d’azote N2O, un gaz à effet de serre qui contribue à détruire la couche d’ozone dans la stratosphère. La dénitrification permet donc une disparition des nitrates du milieu qui sortent du système par voie gazeuse. On distingue deux types de dénitrification, hétérotrophe (utilisation du carbone organique comme source d’énergie) et autotrophe.
Rétention d’azote dans les zones humides
Deux processus sont à l’origine de la rétention et de l’élimination de l’azote dans les zones humides, l’assimilation par la végétation et la dénitrification de ces deux mécanismes ; seule la dénitrification permet une élimination complète de l’azote en l’exportant du système sous forme de produits gazeux. L’absorption de l’azote par les plantes est seulement un processus de rétention temporaire. A la mort de l’organisme, l’azote prélevé est restitué au milieu sauf en cas de fauchage, lorsque les produits fauchés sont exportés hors du système (Haycock et al, 1993).
Azote géologique
Une partie souvent oubliée du cycle de l’azote passe par le substratum rocheux là où de l’azote était présent dans la matière organique sédimentée ou liée à cette dernière ; de l’ « azote géologique » est aussi trouvé dans certaines eaux thermales, provenant de roches sédimentaires, du manteau et parfois de sources météoriques (Holloway et al, 2002). Les taux d’azote dans les roches varient de simples traces (<200 mg N kg-1) dans les granites à des taux écologiquement importants, dépassant 1000 mg N kg-1 dans certaines roches sédimentaires et métasédimentaires (Allègre et al, 2001). Des roches riches en azote sont présentes un peu partout dans le monde et pourraient aussi jouer un rôle local, sous-estimé dans la disponibilité en azote pour le réseau trophique. Selon Schlesinger (1997) près de 20% de la totalité du cycle de l’azote serait fixé dans les roches. Ce rôle pourrait avoir été négligé en raison d’un manque des méthodes analytiques de routine pour la quantification de l’azote dans les roches. Les dépôts des nitrates accumulées dans les régions arides et semi-arides sont notamment des réservoirs potentiellement importants.
Dans la plupart des cas, les taux élevés d’azote dans l’eau et le sol ont une origine humaine. Parfois, ils peuvent être attribués aux effets d’intempéries sur le substrat rocheux (en cas de roche-mère riche en ammonium), avec dans certains environnements une quantité d’azote libéré du socle rocheux supérieur aux besoins des plantes, et pouvant contribuer à saturer le milieu terrestre et l’écosystème local en produisant des phénomènes d’eutrophisation et de dystrophisation. L’oxydation du nitrate d’ammonium peut aussi contribuer à l’acidification des sols et au phénomène plus général d’acidification des eaux douces, susceptibles d’inhiber la revégétalisation et renaturation spontanée de certains écosystèmes (Holloway et al, 2002). Il semble que les écosystèmes établis sur des roches à teneurs élevées en azote soient plus vulnérables à l’anthropisation. Plusieurs études récentes ont montré que l’azote géologique existe en quantité significative, qu’il peut être libéré et réactivé dans certaines circonstances, avec un potentiel d’amplification des impacts humains sur le cycle de l’azote dans les écosystèmes terrestres et aquatiques (Holloway & Dahlgren, 2002).
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Table des matières
Introduction
Chapitre I : Aperçu sur l’azote
1. Cycle d l’azote
1.1. Fixation de l’azote
1.2. Assimilation de l’azote par les êtres vivants
1.3. Nitrification
1.4. Dénitrification
1.4. Dénitrification hétérotrophe
1.4.2. Dénitrification autotrophe
1.4.3. Facteurs influençant la dénitrification
2. Rétention d’azote dans les zones humides
3. L’azote géologique
4. Impact de l’azote sur l’environnement
Chapitre II : Présentation de la zone d’étude
1. Localisation géographique du lac Fetzara
2. Géologie du lac Fetzara
3. Géomorphologie du lac Fetzara
4. Hydrologique du lac Fetzara
4.1. Réseau hydrologique du lac Fetzara
4.1.1. Les entrées du lac Fetzara
4.1.2.Les Sorties du lac Fetzara
4.2. Etat hydrogéologique du lac Fetzara
4.2.1.Les nappes superficielles
4.2.2.Les nappes profondes
5. Pédologie
5.1. Différentes classes de sols
5.1.1. Les sols peu évolués (SPE)
5.1.2. Les Vertisols (SV)
5.1.3. Les sols hydromorphes (SH)
5.1.4. Les sols halomorphes (SHA)
5.2. la perméabilité
6. Occupation du sol
6.1. Occupation anthropique
6.1.1. Agricole
6.1.2. Industrielle
6.1.3. Urbaine
6.2.occupation naturelle
6.2.1. la montagne
6.2.2. la plaine
7. climatologie
7.1.Station de mesure
7.2. Principaux facteurs climatiques
7.2.1. Précipitations
7.2.1. Températures
7.2.2. Diagramme pluviothermique
7.2.3. Humidité relative
7.2.4. Vents
7.3. Bilan hydrique
7.3.1. Evapotranspiration
7.3.2. Evapotranspiration potentielle (ETP)
7.3.3. Evapotranspiration réelle (ETR)
7.3.4. Ruissellement (R)
7.3.5. Infiltration
7.4. Bilan hydrique
7.4.1. Représentation graphique du bilan hydrique
7.4.2. Interprétation du bilan hydrique
7.4.2.1. Station Les Salines
7.4.2.2. Station Pont Bouchet
Chapitre III : Matériel et Méthodes
1. Echantillonnage
2. Etude au laboratoire
3. Méthode d’étude
3.1. Traitement statistique
3.2. Classification hiérarchique ascendante (CHA)
3.3. Diagrammes interprétatifs
3.4. Indice de saturation
3.5. Relation ions azotés- sels solubles
Chapitre IV : Approche statistique
1. Etude statistique des eaux de surface
1.1. Matrice de corrélations
1.2. Analyse en Composantes Principales (ACP) des eaux de surface
1.2.1. Plan factoriels de la première campagne
1.2.2. Plan factoriels de la deuxième campagne
2. Etude statistique des eaux souterraines
2.1. Matrice de corrélations
2.2. Analyse en Composantes Principales (ACP) des eaux souterraines
2.2.1. Plan factoriels de la première campagne
2.2.2. Plan factoriels de la deuxième campagne
3. classification hiérarchique ascendante (CHA)
Conclusion
