Sources de composés azotés dans les nouveaux réservoirs.
Les premiers jours d'activité sont une période délicate pour tout aquariophile. Un aquarium fraîchement installé est d'abord source de joie et de fierté, mais après quelques jours, il se transforme souvent en cauchemar avec l'apparition d'invités indésirables : les algues. La principale cause de ces problèmes est l'absence ou la faible quantité de colonies de bactéries bénéfiques. L'accumulation de composés azotés (principalement de l'ammonium), de carbone organique et de phosphates, combinée à un éclairage intense, offre un terrain propice à la prolifération de toutes sortes d'algues protozoaires et de diatomées (en présence de silicates dans l'eau). Les sources d'azote dans un aquarium nouvellement installé comprennent les substrats tels que la terre de jardin, les substrats ou le « terreau japonais », les plantes (par exemple, les feuilles et les tiges en décomposition), les solutions nutritives in vitro restantes et les racines utilisées pour l'installation. L'azote présent dans les substrats se trouve le plus souvent sous forme d'ammonium (NH₄⁺ ) , de nitrate (NO₃⁻ ) et de nitrite ( NO₂⁻ ) , tandis que de faibles quantités peuvent également être présentes sous forme d'urée ou de ses dérivés. Les plantes endommagées ou en dégradation libèrent des protéines et des acides aminés dans l'eau, qui sont principalement convertis en ions ammonium à la suite de l'ammonification[1].
L'importance de l'oxygène dans les processus de nitrification
La nitrification est un processus en deux étapes et peut être représentée par des réactions simplifiées[2] :
Étape I : NH₄⁺ + 2O₂ → NO₂⁻ + 2H₂O
Étape II : NO2– + 1/2O2 → NO3–
Dans chacune des deux étapes, le substrat nécessaire est l'oxygène. Par conséquent, les bactéries nitrifiantes sont des bactéries aérobies qui requièrent un accès continu à l'oxygène pour un métabolisme optimal. La nitrification est très énergivore ; pour oxyder 1 g d'azote ammoniacal en nitrate, il faut fournir environ 4,5 g d'oxygène. Il est important de rappeler que ce n'est qu'un des nombreux processus consommateurs d'oxygène dans un aquarium. Il convient donc d'assurer une bonne aération du bac, surtout lorsque l'éclairage est éteint (les plantes ne réalisent pas la photosynthèse) [3]. La quantité d'oxygène stœchiométrique requise pour la réaction de la première étape est quatre fois supérieure à celle de la seconde. Cependant, alors qu'uned'O₂ , la seconde nécessite une concentration d'oxygène environ deux fois plus élevée [4]. Le taux de nitrification en fonction de la concentration d'oxygène dissous dans l'eau est présenté dans le graphique [5,6].
Si la concentration en oxygène est insuffisante, la dénitrification et la respiration des nitrates se produisent, entraînant la formation de nitrites (NO₂⁻ ) à partir d'ions nitrate (NO₃⁻ ) [ 7 ]. La figure [6] illustre la relation entre le taux relatif de dénitrification et la concentration en oxygène dissous .
De manière générale, la dénitrification est un phénomène bénéfique, permettant l'auto-épuration des plans d'eau. La situation est différente dans les aquariums plantés, où la consommation d'azote est relativement élevée. La dénitrification y est défavorable car elle entraîne des pertes d'azote et contribue à la perturbation du coefficient de Redfield[1].
[1] Recherches personnelles 2016-2019.
[2] Gerhard Richter « Processus métaboliques chez les plantes » PWN 1975.
[3] Zurzycki J. Michniewicz M. "Physiologie végétale" PWRiL 1979.
[4] Joanna Jeż-Walkowiak, PhD, ing., Łukasz Weber, MSc, ing. "Élimination des ions ammonium des eaux souterraines", 2008.
[5] Michael K.Stenstrom, Richard A.Poduska, « L'effet de la concentration d'oxygène dissous sur la nitrification », Water Research Vol. 16 page 643-649. 1980.
[6] Sharil Niza B Abdul Aziz « Effet de la concentration d'oxygène dissous sur la nitrification et la dénitrification » 2005.
[7] Diana Walstad « Plantes dans l'aquarium. Écologie des plantes aquatiques » Oriol 2007.