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Pollution au nitrate : on comprend mieux l'importance du carbone dissous

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Pourquoi certains milieux aquatiques semblent-ils moins sensibles que d'autres à la pollution par les engrais azotés ? Parce que le taux de carbone y est suffisant pour que s'y développent certaines populations de micro-organismes, expliquent des chercheurs américains. Une découverte qui permettra peut-être de mieux faire face à des pollutions dévastatrices pour la biodiversité.

Selon une étude américaine, les taux d’azote et de carbone dans les sols, rivières et mers sont étroitement liés. Cette découverte pourrait aider à mieux gérer les pollutions par les nitrates et les problèmes sanitaires qui en découlent. © Casey A. Cass / Université du Colorado

La concentration en nitrates (NO3-) des sols, des rivières et des mers serait fortement liée à la concentration en carbone organique du fait de l'action de micro-organismes présents partout sur Terre et dans tous les écosystèmes. Tant que les concentrations en carbone organique dissous sont supérieures à celle des nitrates, ces organismes sont capables d'absorber les molécules azotées.

La découverte de cette corrélation forte, décrite dans la revue Nature, a permis à Philip Taylor et Alan Townsend de l'Université du Colorado (CU-Boulder) d'expliquer pourquoi certaines rivières ont des concentrations en nitrates si élevées tandis que d'autres, qui subissent le même niveau de pollution par les engrais, ont des concentrations qui restent faibles. En fait, tout dépend de la concentration en carbone organique dissous.

Ce mécanisme microbien pourrait avoir des répercussions sur l'évaluation des risques d'apparition des pollutions par les nitrates, ainsi que sur les moyens d'atténuer ces pollutions. La pollution par les nitrates pose en effet de nombreux problèmes depuis que les engrais azotés sont utilisés en quantités industrielles. Des quantités non négligeables s'échappent des cultures pour contaminer les rivières puis les océans.

Dans les milieux aquatiques, cette pollution provoque une eutrophisation qui engendre des phénomènes très dommageables pour les écosystèmes, comme les marées vertes ou les zones mortes en mer. D'ailleurs, comme le rappelle Alan Townsend, « certains scientifiques considèrent que la pollution azotée est l'une des principales menaces pour la biodiversité ». En outre, la contamination des eaux douces en nitrates peut aussi poser des problèmes d'approvisionnement en eau potable. En effet, en France, au-delà de 50 milligrammes de nitrate par litre, l'eau n'est plus considérée comme potable.

Nitrate et carbone, une relation universelle

C'est à partir des données extraites de millions d'échantillons, prélevés un peu partout sur la planète ainsi que dans des zones polluées bien étudiées, que Philip Taylor et Alan Townsend ont déterminé cette relation entre nitrate et carbone. Ils ont par ailleurs démontré que cette relation était provoquée par des communautés bactériennes hétérotrophes, présentes partout sur Terre, qui absorbent les nitrates tant qu'il y a suffisamment de carbone organique dissous. Cette absorption se fait dans des conditions stœchiométriques, c'est-à-dire selon un rapport précis défini par le métabolisme des bactéries.

« Mais la plupart de ces nitrates ne sont probablement pas piégés pour toujours, précise Philip Taylor. Au contraire, ils sont transférés vers d'autres écosystèmes, la pollution est juste déplacée ailleurs dans l'environnement. »

Ce qui a le plus surpris les chercheurs est la nature universelle de cette corrélation, et donc des communautés bactériennes. Que ce soit dans les zones tropicales, tempérées, boréales ou polaires, dans les toundras de hautes altitudes comme dans les estuaires, « nous avons trouvé la même corrélation entre l'azote et le carbone où que nous cherchions » explique Philip Taylor.

En d'autres termes, les principes d'une gestion de la pollution des eaux par les nitrates tirés de cette relation entre nitrate et carbone dissous pourraient s'appliquer dans toutes les régions du globe, que ce soit dans l'Europe tempérée, au Brésil équatorial ou dans la Russie septentrionale. Néanmoins, la façon la plus économique et la plus simple pour éviter ces pollutions reste de réduire les quantités d’engrais azotés utilisées.