Ce chapitre s'adresse aux aquariophiles les plus expérimentés, possédant quelques notions de chimie et désireux d'approfondir leurs connaissances afin de mieux maitriser le milieu aquatique de leurs bacs. Le néophyte peut survoler les formules chimiques et s'attarder seulement sur les remarques ou conclusions.
☛ Cette section sur la dégradation des déchets ou cycle de l'azote traite des thèmes suivants :
- Le cycle de l'azote ou cycle de dégradation des déchets, objet de cette page.
- L'entretien du cycle de dégradation des déchets, dans un aquarium.
- Les taux de nitrites et de nitrates dans l'eau d'un aquarium.
- Le contrôle et la correction des taux de nitrites et nitrates.
- Des phosphates dans l'eau d'un aquarium.
- Le cycle sans pensionnaire de démarrage d'un aquarium
- Des questions - réponses sur la dégradation des déchets dans un aquarium.
Les déchets organiques dans un aquarium que sont les débris végétaux, les déjections, les cadavres et les restes de nourriture en présence de dioxygène, sont transformés par des bactéries contenues dans l'eau de l'aquarium, soit en ammoniac NH3, soit en ammonium NH4+, puis en nitrites NO2- et enfin en nitrates NO3-.
Ce processus de transformation est dénommé cycle de l'azote, c'est en fait un processus naturel de dégradation des déchets qui se développe de façon permanente dans un aquarium.
C'est l'un des principes de base à bien connaitre en aquariophilie.
En fin de cycle de dégradation des déchets, les plantes et animaux morts génèrent en faible quantité des phosphates PO4 responsables de la prolifération d'algues.
L'ammonium est peu toxique pour les pensionnaires et assimilable par les plantes, mais l'ammoniac et les nitrites sont très toxiques. Les nitrates sont peu toxiques sauf à doses élevées et les plantes présentes dans le bac en absorbent une bonne partie.
♦ L'ammonium NH4+prend aussi souvent le nom d'ammoniaque et non pas d'ammoniac, nous utiliserons le terme d'ammonium pour éviter toute confusion.
♦ Les taux en ammoniac NH3 et en ammonium NH4+ ne sont pas mesurables avec les tests disponibles sur le marché.
Top ▲1 ■ Dans un premier temps, les déchets organiques sont transformés par des bactéries spécifiques en deux types de composants ammoniaqués l'ammoniac et l'ammonium :
- L'ammoniac NH3 est un gaz dissous qui se forme essentiellement si l'eau à un pH supérieur à 7 ou 8. Plus le pH et la température sont élevés, plus il y a formation d'ammoniac qui est extrêmement toxique pour tous les habitants de l'aquarium, car il cause leur décès à très court terme.
- L'ammonium NH4+ provient de l'ammoniac qui dans un milieu dont le pH est inférieur ou égal à 7 s'associe à une molécule d'eau pour se transformer en ammonium :
NH3 + H2O ⇨ NH4+ + HO-
Il ne subsiste donc plus de toxicité de l'ammoniac dans une eau dont le pH est inférieur ou égal à 7. L'ammonium NH4+ est environ 100 fois moins toxique que l'ammoniac NH3.
Mais si le pH est supérieur ou égal à 7 l'ammonium se transforme en ammoniac :
NH4+ + HO- ⇨ NH3 + H2O
Et si le pH atteint 8 ou 9 la situation devient critique car le taux d'ammoniac s'élève pour devenir mortel.
2 ■ Dans un second temps, l'ammoniac NH3 et l'ammonium NH4+ sont transformés en nitrites NO2- un peu moins toxiques par l'action combinée du dioxygène O2 et de bactéries du type : nitrosomonas, nitrosococcus, nitrosopira et nitrosolobus. Une partie de ses nitrites peuvent être absorbés par les plantes. Un excès de nitrites provoque une augmentation du nombre de globules rouges chez les animaux et les conduit à un destin fatal.
La transformation de l'ammonium en nitrites :
NH4+ + HO + 2H2O ⇨ H+ + NO2 + 6H+ + H2O
3 ■ Dans un troisième temps, les nitrites NO2- sont à leur tour transformés en nitrates NO3- par l'action combinée du dioxygène et de bactéries du type : nitrobacter, nitrospina, nitrospira et nitrococcus. Les nitrates sont peu toxiques sauf à doses élevées, ils sont 30 à 50 fois moins toxiques que les nitrites et ils sont absorbés par les plantes comme engrais.
La transformation des nitrites en nitrates :
NO2- + H+ + H2O ⇨ H+ + NO3- + 2H+
4 ■ Ainsi s'achève la biodégradation de l'azote organique qui retourne au monde minéral sous forme de nitrates qui servent d'engrais aux plantes, mais favorisent la croissance des algues et en trop forte concentration ils deviennent néfastes aux pensionnaires. Ce cycle de l'azote, processus de minéralisation de l'azote organique s'effectue de façon permanente dans un aquarium.
5 ■ En cas de manque de dioxygène, une dénitratation peut se produire, c'est-à-dire que les nitrates peuvent revenir au stade de nitrites plus toxiques. Ces nouveaux nitrites perturbent les pensionnaires en empêchant la circulation du dioxygène dans leur sang.
Lors de la mise en eau d'un nouvel aquarium ou lors de la réfection d'un ancien aquarium, ce cycle de l'azote n'est pas en mesure de démarrer immédiatement, car les bactéries nécessaires au processus de dégradation des déchets ne sont pas présentes en quantité suffisante, la population de bactéries apparait progressivement, ainsi un minimum de temps d'environ 4 à 8 semaines est nécessaire pour que le processus soit capable de dégrader tous les déchets en nitrates. Pendant ce délai de mise en route, les composants toxiques comme les nitrites s'accumulent provisoirement dans l'aquarium, rendant impossible l'introduction de pensionnaires.
► Consultez ☛ Le cycle de démarrage d'un aquarium
| Dégradation de l'ammoniac NH3 et de l'ammonium NH4+ transformés en nitrites NO2- |
Dégradation des nitrites NO2- transformés en nitrates NO3- |
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| Type de bactérie | Milieu opérant | Type de bactérie | Milieu opérant | |
| Nitrosomonas | Marin, eau douce et sol | Nitrobacter | Marin, eau douce et sol | |
| Nitrosococcus | Marin et eau douce | Nitrosococcus | Marin | |
| Nitrospira | Sol | Nitrospira | Marin et sol | |
| Nitrosolobus | Sol | Nitrospina | Marin | |
Chaque type de bactéries a une fonction qui lui est propre, c'est une action commune de différentes bactéries qui ainsi assurent une excellente filtration biologique, épuration de l'eau, dégradation des substances organiques et décomposition des produits azotés, réduction de la prolifération des algues filamenteuses.
Diverses compositions de bactéries sont disponibles sur le marché, mais elles sont le plus souvent sans précision sur les types bactéries proposée et sont parfois associées à des enzymes pour favoriser leur développement.
En eau douce nous disposons essentiellement des bactéries Nitrosomonas et Nitrobacter et la présence de ces deux bactéries est nécessaire pour traiter à la fois l'ammoniac et les nitrites.
♦ Une enzyme est une protéine qui joue le rôle de catalyseur biologique, elle facilite une réaction biochimique sans en modifier les composantes. Il existe sur le marché des enzymes qui accélèrent la multiplication des bactéries dénitrifiantes.