Cycle de l’Azote et émissions de N2O dans le bassin de la Seine

DOI
https://doi.org/10.26047/PIREN.rapp.ann.2005.vol18

Le réseau hydrographique de la Seine, des têtes de bassins à l’estuaire, offre un cas d’étude idéal pour l’étude des perturbations du cycle de l’azote par l’activité humaine à l’échelle régionale. Alors que le processus de nitrification domine dans l’axe principal du fleuve à l’aval de Paris, lié essentiellement aux rejets en ammonium des effluents urbains (Brion et al., 2000 ; Garnier et al., 2001), la dénitrification semble un processus majeur dans les sédiments des grands cours d’eau régulés (ordre 5-7) et de leurs annexes hydrauliques (barrages réservoirs), et surtout dans les zones riveraines des petits cours d’eau (Garnier et al., 1999 ; Billen & Garnier, 1999, Sebilo et al., 2003). Les deux processus de nitrification (la nitrification dénitrifiante en particulier) et de dénitrification sont à l’origine d’une production importante d’oxyde nitreux (N2O). Le N2O, au même titre que le CO2 ou le méthane, est un gaz à effet de serre, et contribue donc au réchauffement climatique global. Il est impliqué également dans la destruction de la couche d’ozone, ce qui justifie une attention particulière aux mécanismes responsables de ses émissions. Ces mécanismes sont étroitement liés à la dynamique des populations de plusieurs groupes de microorganismes spécifiques du cycle de l’azote, que les progrès récents de la biologie moléculaire permettent maintenant d’étudier finement dans le milieu. Nous avons depuis plusieurs années étudié expérimentalement, sur le terrain et en laboratoire 1) la production de N2O lors de la nitrification en Basse Seine, ainsi que les microorganismes associés (Thèse A. Cébron, 2004), 2) les émissions de N2O par les STEPs de la région parisienne lors de la dénitrification et la nitrification (Thèse G. 2 Tallec, 2005), 3) les émissions de N2O dans les cours d'eau amont, sans doute essentiellement liées à la dénitrification dans les zones ripariennes (Thèse E. Mounier, en cours). Les facteurs de contrôle tels que les teneurs en oxygène et les concentrations en azote inorganique (NO3 - , NO2 - , NH4 + ), ainsi que la caractérisation des organismes qui réalisent ces processus sont étudiés, mettant justement en œuvre les techniques de biologie moléculaire et de biogéochimie isotopique. Les calculs de bilans montrent clairement que les émissions actuelles de N2O en Basse Seine seront déplacées, à peine amplifiées, vers les stations d'épuration de la région parisienne après la mise en place des traitements de l'azote, mais que la majorité du N2O produit est d'origine agricole.