Emission de N2O en station d’épuration et dans le milieu naturel

L’oxyde nitreux (N2O) est un gaz à effet de serre ayant un fort impact sur notre environnement. Dans la stratosphère, ce gaz réagit avec les atomes d’oxygène en formant de l’oxyde nitrique (NO) détruisant la couche d’ozone et pouvant provoquer des pluies acides. La concentration atmosphérique en N2O a augmenté de 15% depuis l’époque pré-industrielle et une stabilisation au taux actuel de 311- 313ppb nécessiterait une réduction des émissions anthropogéniques de plus de 50% (Houghton et al., 1996). Le processus de nitrification autotrophe est à l’origine du N2O, se formant durant l’oxydation du NH4 + en NO2 - par décomposition chimique d’intermédiaires comme le NH2OH ; ce processus est appelé nitrification-dénitrifiante. La nitrification dénitrifiante est effectuée par les bactéries nitrosantes, processus étudié dès 1972 par Ritchie et Nicholas. En ajoutant du NH4 + , NO3 - ou NH2OH marqué au 15N à une culture bactérienne de Nitrosomonas europaea, ils ont montré une production de N2O par réduction du NO2 - avec le NH2OH comme donneur d’électron. En 1985, Poth et Focht (1985) ont trouvé que ce processus n’apparaissait chez N. europaea que dans des conditions de stress en oxygène. Depuis plusieurs années, nous quantifions les émissions de N2O à l’échelle de la Basse Seine, de Paris à l’estuaire, secteur où les effluents des stations d ‘épuration ont un rôle important dans la désoxygénation du milieu, tant par la respiration des bactéries hétérotrophes que par la nitrification (cf Garnier et al., 2001, Garnier et al., 2002). Dans la perspective des améliorations du traitement des eaux usées de l’agglomération parisienne, notre objectif principal est d’approfondir nos connaissances sur les étapes intermédiaires de la nitrification dans une perspective de modélisation des quantités de N2O émis sur ce secteur, mais également des quantités d’azote minéral transportés aux zones côtières, souvent à l’origine de l’eutrophisation. Comme la modélisation passe par la détermination des cinétiques et des paramètres des différentes étapes de la nitrification, nous avons cherché à étudier ce processus en conditions expérimentales contrôlées pour mieux comprendre les mécanismes d’émission de N2O en STEP et dans le milieu récepteur. Des pilotes de nitrification appropriés aux sites étudiés ont été mis en œuvre. Parallèlement, la quantification des émissions de N20 dans le milieu a été poursuivie et nous avons cherché à comparer ces émissions avec celles des stations d’épurations de la région parisienne, dans leur fonctionnement actuel, ainsi qu’avec les émissions à l’échelle des réseaux amont et des bassins versant agricoles.