L’élimination de l’excès d’azote est une étape cruciale dans la restauration écologique des lacs eutrophes. Les processus de réduction dissimilatoire des nitrates à médiation microbienne dans les lacs représentent un mécanisme important d’élimination de l’azote. Cependant, les écosystèmes lacustres sont confrontés à une menace de plus en plus complexe et grave liée aux macrophytes submergés envahissants et à la pollution microplastique.
Les différences entre les macrophytes submergés envahissants et indigènes en termes de sécrétion de matière organique racinaire et d’efficacité d’assimilation de l’azote peuvent modifier les processus dissimilatoires de réduction des nitrates dans les sédiments. Il est évident que les microplastiques peuvent modifier directement les propriétés physicochimiques des sédiments et affecter indirectement le taux de processus de réduction des nitrates par dissimilation et les interrelations du système en influençant la santé des macrophytes immergés. Cependant, il n’est pas clair si la diversité des macrophytes immergés envahissants affecte les processus dissimilatoires de réduction des nitrates dans les sédiments dans le contexte d’une contamination microplastique.
Supervisé par le professeur Xing Wei, Gao Xueyuan, titulaire d’un doctorat. étudiant du Jardin Botanique de Wuhan de l’Académie Chinoise des Sciences, a mené une expérience croisée sur l’ajout de microplastiques de polystyrène (PS-MP) et la diversité des macrophytes immergés envahissants pour analyser leurs effets sur les propriétés physicochimiques du sédiment, le structure de la communauté microbienne et les taux potentiels des divers processus dissimilatoires de réduction des nitrates. Les résultats sont publié dans le Journal des Matériaux Dangereux.
Les résultats ont montré que les processus de dénitrification étaient plus sensibles à la diversité des macrophytes immergés envahissants que la réduction dissimilatoire des nitrates en ammonium (DNRA) et Anammox. Cependant, l’ajout de PS-MP semble interférer avec l’effet de la diversité des macrophytes submergés envahissants sur les processus de réduction dissimilatoire des nitrates.
L’ajout de PS-MP a modifié de manière significative l’environnement physico-chimique des sédiments, notamment une diminution remarquable du pH des sédiments, une augmentation des concentrations de nitrate et d’ammoniac et d’autres changements notables. De plus, l’ajout de PS-MP a induit des changements dans la communauté microbienne des sédiments.
À mesure que la concentration de PS-MP augmentait, le nombre de genres uniques dans la communauté microbienne augmentait. Les genres endémiques de la communauté microbienne ont augmenté, la diversité alpha a augmenté et a abouti à une structure de communauté microbienne plus stable. Les changements physicochimiques dans l’environnement sédimentaire induits par les PS-MP ont créé un environnement plus propice à la dénitrification, renforçant ainsi l’avantage concurrentiel de ce procédé par rapport au DNRA. De plus, l’ajout de PS-MP a inhibé l’anammox.
Dans l’ensemble, la réponse des processus dissimilatoires de réduction des nitrates à la diversité des macrophytes submergés envahissants a montré une spécificité de processus. Cependant, l’incorporation de PS-MP a entraîné un effet non synergique qui a affaibli l’expression de l’influence modèle de la diversité des macrophytes submergés envahissants sur les processus de réduction dissimilatoire des nitrates.
Les résultats de cette étude élargissent la compréhension des macrophytes submergés envahissants dans les écosystèmes lacustres et de l’impact de l’accumulation de microplastiques sur les communautés microbiennes fonctionnelles et les systèmes de cycle de l’azote des sédiments.
Plus d’information:
Xueyuan Gao et al, La diversité des macrophytes submergés envahissants affecte-t-elle les processus dissimilatoires de réduction des nitrates dans les sédiments contenant divers microplastiques ?, Journal des Matériaux Dangereux (2024). DOI : 10.1016/j.jhazmat.2024.134510