La dénitrification liée aux biodermes périphytiques du lit de la Garonne (France). Influences de la lumière et de la teneur en oxygène de l'eau

Denitrification associated with periphytic biofilms in the Garonne river (France). Variations related to light and water oxygen

Laboratoire d'Hydrobiologie, ERS 103, Université Paul-Sabatier, 118, Route de Narbonne, F-31062 Toulouse Cedex

Résumé

Une série d'expérimentations a été réalisée afin de mesurer l'activité dénitrifiante liée aux biodermes périphytiques se développant sur le lit de la Garonne. Cette activité et la production au sein des biodermes ont été mesurées in vitro dans des chambres photo-respiratoires. La dénitrification a été évaluée par l'accumulation de protoxyde d'azote (N₂O) après l'inhibition de sa réduction par l'acétylène. Le N₂O produit a été mesuré sur un chromatographe en phase gazeuse à détecteur à capture d'électrons. L'état du bioderme est caractérisé par les paramètres de biomasse, de pigments chlorophylliens et d'activité photosynthétique et respiratoire. La production de N₂O liée aux biodermes est immédiate et linéaire. En présence de l'acétylène et à l'obcurité, le taux horaire moyen de dénitrification atteint des valeurs de 423 µg N. g^-1 M.O. h^-1 dans les chambres anaérobies contre 203 µg N. g^-1 M.O. h^-1 dans les chambres aérées (7 mg O₂ l^-1). L'activité dénitrifiante est inhibée à 99 % à la lumière et, en présence de l'acétylène, son taux ne dépasse guère 1 µg N. g^-1 M.O. h^-1. Les taux mesurés dans nos chambres photo-respiratoires, dans les conditions de température et d'éléments nutritifs proches de celles du fleuve, sont très élevés par rapport aux valeurs citées dans la littérature. Ils témoignent de l'importante contribution qu'apportent les biodermes au processus de dénitrification et, par conséquent, à la réduction de la charge en nitrates de l'eau de la Garonne.

Abstract

Experiments were made to measure denitrification associated with periphytic biofilms growing on the streambed pebbles in a site of the river Garonne. Denitrification activity and oxygen production were measured in experimental chambers. Denitrification rate was determined from N₂O accumulation in C₂H₂ incubated water and pebble samples. Gas samples were analyzed for N₂O on a chromatograph equipped with electron capture detector. Biofilm biomass, chlorophyll, photosynthetic activity and respiration rate were measured in each experiment. N₂O production on streambed pebbles was immediate and linear in dark chamber C₂H₂ incubated. Denitrification rate was 423 µg N. g^-1 M.O. h^-1 in anaerobic chambers versus 203 µg N. g^-1 M.O. h^-1 in aerobic chambers (7 mg O₂ l^-1). Denitrification activity was inhibited (about 99 %) in light and did not exceed 1 µg N. g^-1 M.O. h^-1 in C₂H₂ conditions. Denitrification rates measured in the chambers at in situ temperature and nutrient conditions were very high compared with values in the litterature values. These rates suggest that denitrification due to biofilm of streambed pebbles is important and contributes to the removal of NO_3^- from the Garonne water.