Nitrification
La nitrification est l’oxydation microbienne de l’ammoniac en nitrite, puis du nitrite en nitrate. Elle fournit de l’énergie à des bactéries et des archées chimiolithotrophes qui utilisent généralement le carbone inorganique pour leur croissance. Dans les systèmes aquatiques, ce processus transforme une forme d’azote très toxique pour les poissons sans retirer l’azote total.
Étapes et conditions
Les microorganismes oxydant l’ammoniac transforment NH₃ en hydroxylamine puis en nitrite. Des oxydants du nitrite produisent ensuite le nitrate. Bactéries et archées peuvent assurer la première étape ; plusieurs lignées bactériennes réalisent la seconde. Des bactéries Nitrospira dites comammox possèdent toutes les fonctions nécessaires à l’oxydation complète de l’ammoniac jusqu’au nitrate.
Le substrat enzymatique est NH₃, en équilibre avec l’ammonium NH₄⁺. La proportion de NH₃ augmente avec le pH et la température. L’oxydation consomme de l’oxygène, libère des protons et consomme de l’alcalinité, ce qui favorise une baisse du pH lorsque le pouvoir tampon est insuffisant. Température, salinité, surface disponible, oxygène et substances inhibitrices modulent la vitesse.
Biofiltration et limites
En aquaculture recirculée, les nitrifiants se développent surtout dans le biofilm du filtre biologique. Leur croissance lente explique le délai de maturation d’un filtre neuf et la récupération progressive après une perturbation. Un manque d’oxygène, une baisse du pH, une surcharge, certains médicaments, un désinfectant ou un nettoyage profond peuvent réduire l’activité. Une accumulation de nitrite indique souvent que la seconde étape ne suit pas encore la production de la première.
La nitrification transforme les formes de l’azote mais ne l’élimine pas : le nitrate reste présent jusqu’à son assimilation par la biomasse, son export par renouvellement d’eau ou sa réduction par dénitrification. Mesurer ammoniac total, nitrite, nitrate, oxygène, pH et alcalinité distingue une biofiltration insuffisante d’une simple accumulation finale de nitrate.
