L’acide nitreux, une véritable source de composés azotés réactifs pour l’atmosphère

Lundi, 7 Octobre 2013

Une équipe internationale de chercheurs menée par le Max Planck Institute for Chemistry (Mainz, Allemagne), et comprenant des chercheurs du Laboratoire d’aérologie (LA/OMP, CNRS / UPS) et de Géosciences environnement Toulouse (GET/OMP, CNRS / IRD / CNES / UPS), a quantifié les émissions d’acide nitreux (HONO) par divers types de sols prélevés dans différentes régions du monde. Cette étude a permis de mettre en évidence la forte contribution de l’acide nitreux au cycle de l’azote atmosphérique.

Les émissions naturelles biogéniques d’oxyde d’azote (NO) par les sols jouent un rôle important dans l’augmentation des teneurs atmosphériques en composés azotés réactifs(1), NO étant lui-même un composé réactif qui en forme d’autres par oxydation. Elles participent en outre à la formation d’ozone dans la basse atmosphère.
Ces émissions biogéniques de NO représentent environ 20 % des émissions totales de NO depuis la surface (le reste étant d’origine humaine). Elles sont dues à la nitrification, un processus d’oxydation de l’ammonium (NH4+) en nitrites (NO2-) puis en nitrates (NO3-) par certaines bactéries du sol. Elles varient donc en fonction de l’activité microbienne du sol mais aussi de ses propriétés physicochimiques (température, contenu en eau, acidité et quantité intrinsèque d’azote).
L’acide nitreux (HONO) est également un précurseur de composés azotés réactifs, émis par les sols dans des conditions de température et d’humidité similaires à celles de NO, mais il a été nettement moins étudié et quantifié.

Pour estimer les émissions de HONO et élucider les processus qui les gouvernent, une équipe internationale a analysé au laboratoire, dans des conditions contrôlées de température et d’humidité, une large gamme d’échantillons de sol en provenance de différentes régions du monde. En particulier, des sols sableux ont été collectés au Sahel, au Sénégal et au Mali sur des sites suivis par les Services d’observation AMMA-CATCH (Analyses multidisciplinaires de la mousson africaine - Couplage de l’atmosphère tropicale et du cycle hydrologique) et IDAF (International global atmospheric chemistry - deposition of biogeochemically trace species- Africa).

L’étude menée sur ces sols très divers a permis de montrer que les émissions de HONO (ainsi que celles de NO) ne diminuent pas lorsque l’acidité du sol diminue. Ce premier résultat infirme la théorie de l’équilibre acido-basique selon laquelle les émissions les plus fortes de HONO devraient avoir lieu lorsque l’acidité et le contenu en nitrites du sol sont forts.
De plus, l’émission de HONO s’avère concomitante à celle de NO et importante lorsque les sols sont riches en nutriments (nitrites NO2- et ammonium NH4+). Il semblerait donc que le processus de nitrification soit à l’origine de la formation du HONO émis vers l’atmosphère.

Enfin, les analyses indiquent que les quantités de HONO émises sont élevées et comparables à celles de NO lorsque les sols sont à la fois riches en nitrites, neutres à basiques et situés en régions arides ou cultivées.

Flux optimum d’émission de HONO, de NO et de la somme des deux (en haut) et concentrations de NH4+ et NO2- dans le sol (en bas) pour différents types de sol (à 25°C) classés en fonction de leur pH (mentionné au-dessus des colonnes grises). Le rouge hachuré fait référence à des valeurs théoriques de NO2- calculées lorsque la concentration mesurée est trop faible (limite de détection).
Il ressort donc de cette étude que les émissions de HONO par les sols représentent clairement une source de gaz azotés réactifs pour l’atmosphère dont il faut tenir compte, un résultat qui permet d’expliquer pourquoi les modèles de surface à l’échelle globale qui ne prennent pas en compte ces émissions sous-estiment quasi systématiquement les flux d’azote réactifs vers l’atmosphère.

Note(s): 
  1. Les durées de vie des composés azotés réactifs (nitrate, ammonium, oxydes d’azote…) vont de quelques heures à quelques jours, alors que celles des composés non réactifs (protoxyde d’azote…) sont de l’ordre de150 ans.
Pour en savoir plus: 
Source(s): 

R. Oswald, T. Behrendt, M. Ermel, D. Wu, H. Su, Y. Cheng, C. Breuninger, A. Moravek, E. Mougin, C. Delon, B. Loubet, A. Pommerening-Röser, M. Sörgel, U. Pöschl, T. Hoffmann, M.O. Andreae, F.X. Meixner, I. Trebs, HONO Emissions from Soil Bacteria as a Major Source of Atmospheric Reactive Nitrogen, Science 341, 1233 (2013); DOI: 10.1126/science.1242266.

Contact(s):
  • Claire Delon, LA/OMP
    claire [dot] delon [at] aero [dot] obs-mip [dot] fr, 05 61 33 27 44
  • Eric Mougin, GET/OMP
    Eric [dot] mougin [at] get [dot] obs-mip [dot] fr, 05 61 33 29 76

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