Les nitrates et le milieu récifal.

Le nitrate est un ion que beaucoup d'aquariophile déteste. L'azote qui en est sa base entre avec la nourriture et dans beaucoup d'aquarium s'accumule et entraîne un maintient à des taux normaux difficiles. Il y a 10 ou 20 ans, beaucoup d'aquariophile faisait des changements d'eau avec comme but primordial de réduire un taux de nitrates élevés. Heureusement, nous avons maintenant plusieurs moyens de maintenir au taux de nitrate faible.

Les nitrates sont souvent associés aux algues, en effet la croissance de celle ci est souvent stimulée par les aliments excessifs, y compris les nitrate. Ces nitrates nourrissent aussi d'autres parasites tel que les dinoflagellé. Le nitrate en lui-même n'est pas particulièrement toxique aux niveaux habituellement atteint dans nos bacs. Néanmoins, un taux élevé de nitrate peut stimuler la croissance des zooxanthelles choses qui entraîne une diminution du taux de croissance du corail hébergé.

Pour toutes ses raisons, la plupart des aquariophiles essaient de réduire ce taux de nitrate. Certains réussissent d'autres pas.

Les nitrates des océans

L'azote prend beaucoup de forme dans l'océan dont une est le nitrate. Les autres formes sont le N2, l'ammoniaque(NH3 / NH4+), nitrite (NO2) et une myriade de composés organiques contenant de l'azote. Le taux de nitrate inorganique est souvent plus élevé. Les concentrations de nitrate dans les océans changent considérablement suivant l'endroit et la profondeur. Les eaux de surface ont une concentration inférieure due aux nombres d'organismes et ont un taux souvent inférieur à moins de 0.1 ppm (les concentrations sont exprimées en ion de nitrate et non en nitrate d'azote). Les eaux plus profondes s'étendent typiquement de 0.5 à 2.5 ppm de nitrate. Les régions ou des courants remonte les eaux des profondeurs ont également un taux de nitrates plus élevés.

La majeure partie des nitrates de l'océan résulte de la réutilisation des matières organiques.
La dégradation du plancton fournit par exemple des nitrates.
(CH20)106(NH3)16(HPO4)+138 O2 à 106 CO2 + 122H2O + 19 H+ + PO4--- + 16 NO3-

Plancton + Oxygène à Dioxyde de carbone + eau + ion d'hydrogène + phosphate + nitrate.

D'autres sources d'azote dans l'océan sont les émissions volcaniques (la plupart du temps sous forme d'ammoniaque), la fixation de N2 par les cyanobactéries. Toutes ses sources entre dans le cycle de l'azote et finiront en partie sous forme de nitrate.

Quels sont les organismes marins qui utilisent les nitrates ?
Une grande variété d'organismes sont capable d'absorber le nitrate avec lequel ils vont synthétiser une foule de molécules organiques contenant de l'azote, tel que les protéines et l'ADN. Le nitrate est principalement employé par de micro-organismes (tels que les bactéries) et ces organismes utilisant la photosynthèse produisent une grande quantité ou la totalité de l'énergie dont elles ont besoin.
Par exemple les Halodule Wrightii et les Ruppia maritime se développent plus rapidement avec un taux de nitrates élevé (0.6 ppm) que dans leur habitat naturel qui à un taux inférieur à 0.1 ppm. La plupart des algues marines puissent les nitrates.

Les bactéries marines, le phytoplancton et les marcoalgues ont également montré un taux de croissance supérieur avec un taux de nitrate élevé.

Dans d'autres cas un taux élevé de nitrates n'augmente pas la croissance mais la limite (elle n'est pas seule en cause, le phosphate, le fer ou la lumière sont aussi des facteurs limitant la croissance).
La croissance de l'algue Zostera Marina n'a pas augmenté avec un taux de nitrates élevés et est plus souvent limitée par le facteur lumière.

Evidement, certains organisme se développent plus rapidement dans l'eau avec un taux de nitrates élevé mais il ne s'agit pas des organismes que nous préférons. Au-delà de quels soucis évident concernant les microalgues, les dinoflagellé semblent augmenter la croissance à mesure que les nitrates et certains autres aliments augmentent. L'aiptasia capte les nitrates uniquement dans des conditions de famine (manque de lumière et autres).

Pour les pécheurs, un taux de nitrates élevés (supérieur à 50 ppm) se ressent dans le poisson bien qu'il ne soit pas prouver de sa toxicité.

Les effets des nitrates dans l'aquarium récifal.

En plus des soucis décrits ci-dessus concernant la croissance des organismes potentiellement indésirables qui peuvent être favoriser par un taux de nitrates élevé (algues et dianoflagellé), des coraux peuvent souffrir d'un taux de nitrate élevé. Beaucoup de coraux ne le sont pas ou même se développer plus rapidement si l'azote est facilement disponible, mais certains coraux constructeurs de récif (les calcificateurs) ressentes des effets négatifs à cause d'un taux de nitrates élevé.

Dans la plupart des cas, lorsque le taux de nitrate est examiné parallèlement au taux de croissance des coraux durs, les effets sont petits mais pas insignificatifs.
La croissance de certain Porites est réduite en présence d'un taux élevé de nitrate (0.3 à 0.6 ppm) mais cet effet est éliminé si l'alcalinité et elle aussi élevé (4.5 meq/l). Une explication est que le taux de nitrate élevé conduit à la croissance des zooxantelle à tel point qu'il concurrence réellement le corail en le privant du carbone inorganique (utilisé dans la photosynthèse et le dépôt squelettique). Quand l'alcalinité est élevée, cette concurrence ne prive plus le corail du carbone nécessaire.

Une deuxième étude sur les porites et les montastrea tend à soutenir cette hypothèse. Ils ont trouvé qu'un taux de nitrates élevé cause une augmentation de la photosynthèse, de la densité de zooxanthelles, de la chlorophylle a et c2 et de la masse de protéine totale alors que la croissance squelettique diminuait considérablement. Cet effet n'est pas envisageable pour tous les coraux, par exemple, un taux de nitrates élevés ne semble pas avoir diminué la calcification des acropora cervicornis (cependant les expériences ont été réalisées dans des conditions différentes.)

Une étude très récente sur les porites a indiqué qu'un taux de nitrate élevé (0.9ppm) n'a pas augmenté le taux de densité de photosynthèse ou de zooxanthelles, mais lui a diminué réellement, contrairement à la littérature précédente. Ils ne fournissent pas d'explications sur leur résultat bien qu'ils aient indiqué que les coraux ont pu expulser les zooxanthelles, ce qui confondrait certains des résultats. En plus, tous les coraux dans l'étude ont perdu de la biomasse pendant l'étude. En raison de cet effet, je n'importe pas beaucoup de valeur à cette étude.

Mesurer les nitrates dans les aquariums.

Les nitrates se mesurent assez facilement dans des aquariums marins tant que la concentration est supérieure à 0.5 ppm. Des kits comme LaMotte ou Salifert sont facile d'emploi mais sont limités. Habib Sekha, le Directeur de Salifert qu'il ne serait pas difficile de faire des tests avec une limite de détections inférieurs, le tout est qu'il y ait suffisamment de demande.

Sources de nitrates dans nos bacs.

La source primaire des nitrates dans les aquariums marins est la nourriture que l'on donne. Toutes protéines contiennent de l'azote, de même qu'une grande variété d'autre biomolécules. Une fois métabolisées, une grande partie de cet azote finira comme nitrate dans un processus semblable à celui montré pour le phytoplancton.

D'autres entrées peuvent fournir des nitrates, la plus courante d'entre elle est l'eau non épurée servant à maintenir la densité lors de l'évaporation.
Au USA, la teneur maximale en nitrate de l'eau potable est de 44 ppm, pour certains c'est la première source de nitrate dans le bac !

Diminuer la concentration en nitrate.

Pour beaucoup d'aquariophile, la teneur en nitrate de leur bac est supérieur à leur souhait. Il est préférable de maintenir la concentration sous le niveau 1ppm et mieux encore indétectable (pour la plupart des kits de test sur le marché).
Il existe différente méthode de réduire ce taux de nitrates dans l'aquarium, autre que des changements d'eau qui demande le changement d'une grande quantité pour obtenir un petit résultat.
La première chose a faire est de mesurer les nitrates avec un test de qualité puis de suivre un ou plusieurs des points mentionnés ci dessous.

1. Réduire les ajouts d'azote dans l'aquarium Le surnourrisage entraîne une augmentation de la teneur en nitrate, mais je ne crois pas qu'il faille sous alimenter nos pensionnaires afin de réduire le taux de nitrate d'autres options sont préférables. Si vous utilisé de l'eau de ville, testé avant sa teneur en nitrate avant de l'ajouter au bac ou la fait passer par un osmoseur. C'est la meilleure solution.

2. Augmenter l'exportation d'azote en écumant ou en surécumant. Un écumeur seul ne peut permettre d'éliminer un problème de nitrate, mais il est une aide appréciable, de plus on bénéficie d'une oxygénation de l'eau et est entre autre un moyen de réduire les phosphates.

3. Augmenter l'exportation en faisant croître et récoltant les macroalgues ou tout autre organisme de votre choix. Au plus elles poussent et au plus on en retire, au plus d'azote est exporté, limitant sans transformation en nitrate par le processus décrit plus haut. On utilise cette méthode aussi pour retirer les phosphates.

4. L'utilisation d'un lit de sable épais. Ces lits peuvent développer des régions pauvres en oxygène ou les nitrates sont utilisés par certains organisme pour qu'ils agissent comme un électron accepteur à la place de l'oxygène. Le résultat final est que les nitrates sont convertis en N2 et que le N2 sort du bac pour rejoindre l'air ambiant. Cette réaction est néanmoins complexe. Dans un environnement riche en oxygène, les réactions sont similaires à celle montrer pour le plancton.

Matière organique + 175 O2 à 122 CO2 + 16 NO3- + 16H+ + 138H2O

Où les matières organiques sont typiquement du style (CH2O)80(CH2)42(NH3)16 . En l'absence d'oxygène, l'azote le remplace et la réaction devient :

Matière organique + 124 NO3- + 124 H+ à 122 C02+ 70 N2 + 208 H2O

Dans beaucoup d'aquarium, un lit de sable épais permet à lui seul à maintenir une concentration en nitrate inférieure à 0.5 ppm. Dans d'autres cas il ne l'est pas. Le succès dépend de la taille du lit et de sa composition (type de sable, granulosité et la vie qui s'y trouve) ainsi que sa demande en nitrate.

5. Enlever les filtres existant désigner à faciliter le cycle de l'azote. Certains filtres font un excellent travail dans le processus de transformation de l'ammoniaque en nitrite puis nitrate, mais ne font absolument rien des nitrates. Si beaucoup d'aquariophile rince ou change ses filtres cela se fait au désavantage de la colonisation et au processus se déroulant dans les pierres vivantes ou le lit de sable. Lorsque les nitrates sont produit à la surface de media tel que les bioballes, ils se mélangent à la colonne d'eau qui y passe dessus au lieu de son élimination par les pierres vivantes.
Si la production se fait en surface de roches vivantes ou de sable, la concentration locale en nitrate est supérieur à celle à l'intérieur du media, il y a donc diffusion au sein de la pierre ou du sable ou ils seront réduits en N2.

6. L'utilisation d'un dénitrateur au carbone. Il existe toute une panoplie de différent système capable de réduire la concentration en nitrate et certain fonctionne très bien.
Un de ses systèmes utilise du carbone ajouté à une portion de l'eau de l'aquarium dans un environnement pauvre en Oxygène. Dans la plupart des cas la source de carbone est du méthanol. Le méthanol est mélangé à l'eau de l'aquarium (parfois pompé à travers un charbon) et le méthanol est consumé par les bactéries qui utilisent les nitrates comme accepteur d'électron à la place de l'oxygène :
12NO3- + 10 CH3OH + 12 H+ à 10 CO2 + 6 N2 + 26 H2O
Le résultat final est que les nitrates sont éliminés de l'aquarium. Néanmoins un tel système demande une attention et un contrôle particulier.

7. L'utilisation d'un dénitrateur au souffre. Dans ce système, les bactéries utilisent essentiellement le souffre et produisent du N2, les nitrates entre dans la réaction comme suit :

2 H2O + 5 S + 6NO3- à 3 N2 + 5 SO4-- + 4 H+

Il est suggéré de passer l'eau obtenue dans un réacteur contenant de l'aragonite afin d'utiliser l'acidité obtenue pour dissoudre du carbonate de calcium et ainsi augmenter le taux de calcium et l'alcalinité de l'eau.
Afin d'observer quelle quantité de calcium prenons un petit exemple.
Soit 10 ppm de nitrate par semaine soit 0.16 mmole/L de nitrate
Si 4 moles d'H+ sont produites pour chaque 6 moles de nitrate consommé, cela produit :
0.107 mmoles/L d'H+ par semaine
Comme cela prend un proton pour dissoudre du carbonate de calcium
CaCO3 + H+ <-> CA++ + HCO3-
Clairement, ceci est une surestimation car une quantité d'H+ est utilisé afin d'abaisser le pH vers un point ou le CaCO3 commence à se dissoudre.
0.107 mmoles de Ca++ par semaine
comme le Ca pèse 40Mg/mmole cela nous donne :
4.3 ppm de calcium par semaine.
Pour comparaison un aquariophile qui ajouterai 2% du volume de son bac en eau de chaux chaque jour augmente son taux de calcium de 16 ppm par jour. En conséquence cette méthode n'est pas spécialement conçue pour maintenir un taux de calcium et l'alcalinité. D'une autre part, l'acide produit à sur le long terme un effet affaiblissant sur le Kh (alcalinité). Surveillez le donc.

8. AZ-NO3 Ce produit s'ajoute directement dans l'aquarium et a été analysé par Randy Doniwitz. Je ne suis pas capable de fournir une description de ce produit seulement que les nitrates sont exportés d'une manière par l'écumeur. En générale il faut se méfier de ce genre de produit que l'on ne comprend pas et qui peuvent produire des effets non désirés. Néanmoins les aquariophiles qui l'ont utilisé n'ont pas remarqué d'effet néfaste.

9. Absorption des nitrates par des solides. Certain Oxyde d'aluminium et Zeolit qui sont vendu sur le marché aquariophile permette de lier le nitrate au produit et ainsi de diminuer la concentration dans le bac.

10. Polymère et charbon liant les matières organiques. Cette méthode est similaire aux écumeurs dans le sens ou elle enlève les matières organiques du système avant que celle ci ne se transforme et contribue à la charge organique du bac.

En conclusion
Dans le passé, un taux élevé de nitrate était accepté comme fait de la vie dans la maintenance d'un aquarium marin. Maintenant, avec le nombre de chemins permettant de réduire ce taux, la plupart des aquariophiles tachent de garder leur concentration en nitrate aux valeurs naturelles. S'ils ont choisit de garder des taux bas avec l'aide de macroalgues tel que les caulerpes dans un refuge contenant aussi un lit de sable épais. D'autres aquariophiles choisissent d'autres routes qu'il pense meilleur. En regard des méthodes, le fait d'exporter l'azote contribue à une configuration récifale meilleur.

Par Randy Holmes-farley