TP cycle de l'azote

L’azote gazeux (N2) constitue 78 % de l’atmosphère de la Terre. Le cycle de l’azote décrit la manière dont l’azote circule dans l’environnement. Il a beaucoup d’incidences importantes sur la planète. Par exemple, il aide de nombreux êtres vivants à recevoir l’azote nécessaire à leur survie.

Étape 1 : La fixation de l’azote

Équation simplifiée de la réaction chimique de la conversion de l’azote gazeux en ammoniac

N2 + 6H+ + 6e- → 2NH3

Tous les êtres vivants ont besoin d’azote. L’azote est l’un des éléments constitutifs de tous les acides aminés. Les acides aminés se combinent pour former des protéines, qui sont des composantes importantes des cellules. L’azote est aussi un élément essentiel de la chlorophylle, dont les plantes ont besoin pour la photosynthèse.

Cependant, les organismes ne peut pas utiliser directement l’azote gazeux présent dans l’air. C’est pourquoi la première étape du cycle de l’azote est si importante. Elle permet de transformer l’azote gazeux en une forme que les êtres vivants peuvent assimiler. Ainsi, les plantes peuvent absorber une molécule à base d’azote appelée ammoniac (NH3). L’ammoniac est constitué d’un atome d’azote lié à trois atomes d’hydrogène.

L’azote gazeux est constitué de deux atomes d’azote liés entre eux. Le processus de conversion de l’azote gazeux en ammoniac s’appelle la fixation de l’azote ou ammonification

La fixation de l’azote peut se produire dans différents milieux. Ainsi, dans le sol, elle peut se faire par l’intermédiaire de bactéries qui y sont présentes ou de bactéries se trouvant dans les racines de certaines plantes, notamment de nombreuses légumineuses ( fabacées)

La fixation de l’azote peut aussi avoir lieu dans l’air grâce à la foudre. Enfin, elle se fait dans les océans. On parle alors de « fixation de l’azote océanique » elle est assurée par des micro-organismes les phototrophes spécialisés qui convertissent l'azote gazeux en formes assimilables.

Colonie de Trichodesmium erythraeum, des cyanobactéries filamenteuses fixant l’azote atmosphérique dans les eaux tropicales et subtropicales. 

Photo : Sophie Bonnet

Quand l’azote est sous forme d’ammoniac, les végétaux peuvent l’absorber et le métaboliser. Les animaux, absorbent l’azote dont ils ont besoin en mangeant ces végétaux.

Étape 2 : La nitrification

Équation simplifiée de la réaction chimique de la conversion de l’ammoniac en nitrite

NH3 + O2 → NO2− + H+

Équation de la réaction chimique de la conversion du nitrite en nitrate

2 NO2− + O2 → 2 NO3−

La nitrification est la deuxième étape du cycle de l’azote. Tout l’ammoniac produit à l’étape de la fixation de l’azote n’est pas absorbé par les végétaux. Les bactéries présentes dans le sol ou l’eau peuvent en utiliser une partie pour fabriquer du nitrite (NO2-). Le nitrite peut ensuite être converti en nitrate (NO3-,), qui participe lui aussi à la croissance des végétaux.

La nitrification est un processus aérobie. Cela signifie que ce processus a besoin d’oxygène (O2) pour avoir lieu. Pour créer du nitrate et du nitrite, un atome d’azote doit se lier à des atomes d’oxygène.

Conséquences d’un taux élevé de nitrites et nitrate chez le poissons :Les nitrites sont très toxiques pour les poissons, même à faible concentration. Ils interfèrent avec la capacité du sang à transporter l’oxygène (effet appelé méthémoglobinémie), ce qui peut entraîner une asphyxie. Difficulté à respirer, nage rapide à la surface, léthargie, coloration pâle ou brune des branchies. Si le taux de nitrites n’est pas rapidement réduit, les poissons peuvent mourir en quelques heures à quelques jours.

Même à des concentrations modérées, les nitrites et nitrate affaiblissent le système immunitaire des poissons, les rendant plus vulnérables aux maladies.Les nitrates sont moins toxiques que les nitrites, mais un taux élevé persistant cause un stress à long terme.Chez certaines espèces, des nitrates élevés peuvent réduire la fertilité, affecter la croissance des alevins, et affaiblir la résistance aux maladies.