Cours Le sol : un patrimoine durable ?
Exercice d'application

Exercice : Nappes alluviales

 

1) Le graphique ci-dessous représente la teneur moyenne en nitrates des nappes alluviales du bassin de la Moselle en fonction des pratiques culturales.

A) Donner la formule des nitrates et signaler pourquoi ils sont tant utilisés en agriculture intensive. Est-ce une forme minérale ou organique de l’azote ? Préciser quelles molécules comportent de l’azote dans leur formule.

B) Que représente l’horizontale rouge du graphique ?

C) Analyser cette évolution : on commentera et tentera d’expliquer les variations observées.
NB1 La culture labourée s’est accompagnée de l’utilisation d’engrais azotés en quantité modérée.
NB2 Le lisier représente les déchets solides (excréments) et liquides (urines) des élevages de porcs, volailles, bovins…

Source Schémathèque SVT Dijon

devoirs été SVT 2

 

2) Le texte ci-dessous représente l’origine des nitrates et nitrites alimentaires et leur effet sur la santé. Traduire ce texte sous forme d’un schéma légendé.

 « Les nitrites sont hautement dangereux pour l’homme car ils peuvent se fixer sur l’hémoglobine des hématies du sang. Le pigment se transforme alors en méthémoglobine qui ne peut plus fixer correctement l’oxygène.
Les nitrites peuvent aussi se combiner avec des amines issus de l’alimentation et de certains médicaments et se transformer en nitrosamines qui sont cancérogènes. Les nitrites peuvent provenir directement des aliments comme les charcuteries (et certains légumes). Mais le plus souvent, les nitrites proviennent de la transformation bactérienne des nitrates alimentaires. Ceux-ci se trouvent dans l’eau de boisson provenant de nappes phréatiques polluées mais aussi des légumes comme carottes et salades qui concentrent les nitrates. »

 

3) Agriculture et marées vertes

Le schéma ci-dessous décrit l’origine du phénomène des marées vertes de l’algue Ulva

A) Expliquer notamment cette prolifération d’algues et le terme de « marée verte ». Pourquoi ces marées sont-elles considérées comme une pollution ? NB : La putréfaction des ces algues provoque le dégagement d’un gaz hautement toxique, le H2S qui peut causer la mort de Mammifères (chevaux, sangliers et bien sûr d’humains)

B) Lister les faits qui expliquent que la Bretagne soit particulièrement touchée par ce phénomène ? Calculer le pourcentage d’augmentation des nitrates dans les rivières.

C) Quelles solutions proposeriez-vous pour le limiter ? Exposer l’intérêt potentiel  du développement de la filière « méthanisation des déchets agricoles » qui se développe en France.

 

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1) Le graphique ci-dessous représente la teneur moyenne en nitrates des nappes alluviales du bassin de la Moselle en fonction des pratiques culturales.

A) La formule des nitrates est $NO_{3^-}$. En agriculture intensive, cette forme chimique d’engrais azoté est utilisée de façon très abondante car l’azote N représente un des trois grands éléments chimiques avec le $P$ et le $K$ que la plante doit trouver au niveau de ses racines. L’azote se trouve notamment dans les protéines et les acides nucléiques et de nombreuses vitamines. L’engrais chimique $NO_{3^-}$ est la forme absorbable rapidement par les plantes, dope la productivité et est très prisée en agriculture intensive.

B) L’horizontale rouge du représente le seuil de potabilité de l’eau de boisson : $50$ mg/L de nitrates.

C) La situation témoin est celle d’avant 1965 avec des friches et une teneur en nitrates relativement faible de moins de $20$ mg/L. Les cultures labourées avec apport modéré d’engrais ont abouti à une augmentation de la teneur en nitrates de la nappe mais le seuil n’a pas été atteint et une baisse a même été observée de 1972 à 1974 (plus forte pluviométrie ? Moins forte utilisation d’engrais ?). Clairement, l’utilisation de lisier épandu sur les champs a provoqué une accumulation des nitrates qui ont bondi jusqu’à atteindre plus de $130$ mg/L en 1981. C’est sans doute cette valeur très élevée qui a dû conduire à l’arrêt de l’utilisation du lisier à partir de 1982. Du coup, la teneur en nitrates s’est abaissée depuis mais lentement et en 1994, douze ans après et même après mise en herbe d’un tiers du bassin, la teneur de la nappe est encore de $60$ mg/L, supérieure au plafond de potabilité.

 

2) Le texte décrivant l’origine des nitrates et nitrites alimentaires et leur effet sur la santé pourrait se traduire par un schéma légendé tel que :

nitrate-nitrite

 

3) Agriculture et marées vertes

Le schéma ci-dessous décrit l’origine du phénomène des marées vertes de l’algue Ulva

A) Les si belles plages bretonnes sont souvent souillées par des algues qui s’échouent à marée haute puis pourrissent. Aussi on parle de marée verte pour désigner ceci. Les algues Ulva doivent être récoltées régulièrement et sont enfouies en décharge. Le non ramassage rend certaines plages impropres à la promenade ou la baignade ou à la récolte de coquillages et nuit gravement au tourisme. De plus, la putréfaction des ces algues provoque le dégagement d’un gaz hautement toxique, le H2S qui peut s’avérer mortel. Enfin, l’écosystème côtier est profondément modifié par la prolifération de cette algue. C’est donc une réelle pollution.

B) La Bretagne est particulièrement touchée par ce phénomène de « marée verte » car cette partie de la France avec seulement $6\%$ de la surface agricole française produit $60\%$ du porc, $80\%$ des choux-fleurs, $40\%$ des œufs, $21\%$ du lait : on a donc développé en Bretagne une agriculture très intensive, productiviste avec une densité d’animaux d’élevage énorme. La production d’excréments qui en découle conduit à des épandages mais les cultures ne fixent qu’une partie de l’azote qu’ils contiennent. Les rivières contiennent 36 mg/L de nitrates en 2009 contre $4,4$ en 1971… soit une augmentation de $\dfrac{36-4,4}{4,4}  \times 100 = + 720\%$

C) Pour limiter ce phénomène, il faudrait absolument réduire l’utilisation du lisier épandu sur les champs. Il constitue certes un engrais azoté gratuit mais le lessivage entraîne une très grande quantité de nitrates dans nappes phréatiques et rivières. La filière « méthanisation des déchets agricoles » qui se développe en France (avec beaucoup de retard sur l'Allemagne) pourrait être une bonne et double solution. Lisier et fumier ont un haut potentiel énergétique et des bactéries peuvent en fermenteur produire de grandes quantités de biogaz méthane en les dégradant. Le biogaz peut être utilisé pour le chauffage ou transformé en électricité. Les résidus à l’issue de la fermentation sont beaucoup plus modestes pourraient être épandus sur les champs. Une telle valorisation de ces déchets générera énergie, économie de combustibles fossiles et réduira la pollution liée à l’épandage et le phénomène des marées vertes.