Emission de N2O dans la Basse Seine : Expérimentations, bilan et modélisations.

Les études réalisées sur la nitrification depuis presque 10 ans ont clairement montré que la nitrification des apports d’ammonium rejetés dans la Seine à l’aval de Paris étaient clairement à l’origine d’un déficit en oxygène dans l’estuaire et d’émission de N2O (gaz à effet de serre). Toutefois, cette longue série d’observations, montre une meilleure oxygénation des eaux de la basse Seine grâce à l’amélioration des traitements des effluents des stations d’épuration de la région parisienne. Afin de prévoir les effets à attendre des nouvelles mesures programmées pour 2007 en matière de traitement de l’azote, outre les observations des formes de l’azote dans la basse Seine, des études expérimentales ont été réalisées afin i) de déterminer les cinétiques qui régissent le processus de nitrification et notamment les émissions de N2O et ii) de les intégrer dans le modèle du fonctionnement écologique de la Seine. Les populations bactériennes nitrifiantes ont été étudiées pour mieux comprendre leur origine et leur devenir. Alors que certaines bactéries sont clairement issues de la stations d’épuration et se maintiennent dans le milieu récepteur, d’autres apparaissent plus loin à l’aval des effluents, contribuant ainsi à accroître la diversité microbienne vers l’aval, dans le maximum d’activité nitrifiante de l’estuaire fluvial. Les deux populations de nitratantes étudiées, Nitrobacter et Nitrospira, montrent que la première est plus caractéristique de l’amont alors que la seconde proviendrait plus des effluents, les deux se maintenant toutefois dans des proportions similaires en basse Seine. Expérimentalement, nous avons montré que le maximum de production de N2O se produit à des concentrations en oxygène comprises entre 1.1 et 1.25 mg.L-1, tant dans le milieu naturel que dans les boues activées de stations d’épuration. Les paramètres cinétiques (Vmax, Ks) de la production de N2O dans un gradient d’ammonium et de nitrite ont été déterminés. Ces résultats ont été introduit dans le modèle du fonctionnement de la Seine. Une représentation de la nitrification, incluant la nitrification dénitrifiante, à l’origine du N2O, ainsi que celle de la dénitrification benthique, productrice de N2O, conduisent à simuler de manière satisfaisante les variations longitudinales les formes de l’azote et de l’oxygène. Nous avons alors exploré les effets des traitements qui seront appliqués i) en 2007 (90 % de nitrification, 30 % de dénitrification), ii) en 2015 (90 % de nitrification, 70 % de dénitrification).