Lorsque les engrais à base d'azote se déversent dans les plans d'eau, le résultat peut être mortel pour la vie marine près du rivage, mais quel est l'effet de la pollution azotée loin en haute mer ?

Un corail cerveau de 130 ans a fourni la réponse, au moins pour l'océan Atlantique Nord au large de la côte est des États-Unis. En mesurant l'azote dans le squelette du corail, une équipe de chercheurs dirigée par l'Université de Princeton a trouvé beaucoup moins de pollution par l'azote que ce qui avait été estimé auparavant. L'étude a été publiée en ligne dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

"À notre surprise, nous n'avons vu aucune preuve d'une augmentation de la pollution par l'azote dans l'océan Atlantique Nord au cours des dernières décennies, " a déclaré Xingchen (Tony) Wang, qui a mené les travaux dans le cadre de son doctorat en géosciences à Princeton et est maintenant chercheur postdoctoral au California Institute of Technology.

Les travaux antérieurs de l'équipe basée à Princeton, cependant, a trouvé une pollution azotée élevée dans un autre site océanique en mer de Chine méridionale, coïncidant avec l'augmentation spectaculaire de la production de charbon et de l'utilisation d'engrais en Chine au cours des deux dernières décennies.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont examiné des échantillons de squelettes coralliens collectés en haute mer à environ 620 milles à l'est du continent nord-américain, près de l'île des Bermudes, une région considérée comme fortement influencée par l'azote en suspension dans l'air provenant de sources continentales des États-Unis telles que les gaz d'échappement des véhicules et les centrales électriques.

Bien que l'équipe n'ait trouvé aucune preuve que l'azote d'origine humaine était à la hausse, les chercheurs ont noté des variations d'azote qui correspondaient aux niveaux attendus d'un phénomène climatique naturel appelé l'oscillation nord-atlantique, a dit Wang.

Le résultat contraste avec les modèles informatiques publiés précédemment qui prédisaient une augmentation significative de la pollution par l'azote d'origine humaine dans l'Atlantique Nord.

Les travaux peuvent indiquer que les mesures de contrôle de la pollution des États-Unis limitent avec succès la quantité d'émissions d'azote d'origine humaine qui pénètrent dans l'océan.

"Notre découverte a des implications importantes pour l'avenir de l'impact de l'azote humain sur l'océan Atlantique Nord, " a déclaré Wang. " En grande partie en raison des progrès de la technologie de la pollution, les émissions humaines d'azote en provenance des États-Unis sont restées stables ou ont même diminué au cours des dernières décennies, " a-t-il dit. " Si les émissions continuent à ce niveau, nos résultats impliquent que l'Atlantique Nord ouvert restera peu affecté par la pollution à l'azote dans les décennies à venir."

Azote, lorsqu'il est sous sa forme biologiquement disponible et fourni en excès, peut provoquer une prolifération de plantes et d'algues et causer de graves dommages à l'écosystème, y compris les "zones mortes" marines qui se forment lorsque les micro-organismes consomment tout l'oxygène de l'eau, n'en laissant aucun pour le poisson. La production d'engrais et la combustion de combustibles fossiles ont considérablement augmenté la production d'engrais biologiquement disponibles, ou "fixe, " l'azote depuis le début du 20ème siècle.

Lorsqu'il est émis dans l'atmosphère, l'azote fixé peut influencer l'océan loin de la terre. Cependant, les impacts sur l'océan sont difficiles à étudier en raison des défis liés à la réalisation d'observations à long terme en haute mer.

Les coraux peuvent aider. Les coraux durs ou « scléractiniens » sont des organismes à longue durée de vie qui construisent un squelette de carbonate de calcium au fur et à mesure de leur croissance. Les coraux absorbent l'azote de l'eau environnante et en déposent une petite partie dans leur squelette. Les squelettes fournissent un enregistrement naturel des émissions d'azote.

Pour distinguer les créations humaines, ou anthropique, l'azote d'origine naturelle, les chercheurs profitent du fait que l'azote se décline en deux poids. La version plus lourde, connu sous le nom de 15N, contient un neutron de plus que le briquet 14N. L'azote anthropique a un rapport inférieur de 15N à 14N que l'azote dans l'océan.

« Cela fait longtemps que je rêve d'utiliser l'azote des squelettes de corail pour reconstituer les changements environnementaux passés ; grâce à Tony, nous le faisons maintenant, " a déclaré Daniel Sigman, le professeur Dusenbury de sciences géologiques et géophysiques à Princeton.

Alors qu'il était étudiant diplômé à Princeton, Wang a développé une méthode sensible et précise pour mesurer le rapport 15N à 14N à l'aide d'un spectromètre de masse, qui est comme une balance de salle de bain pour peser des molécules.

Pour collecter des échantillons de coraux dans l'océan Atlantique Nord, Wang et Anne Cohen, chercheur associé en géologie et géophysique à la Woods Hole Oceanographic Institution, a dirigé une équipe en 2014 aux Bermudes. Les enquêteurs ont retiré un noyau de 23 pouces de long d'un corail cérébral vivant ( Diploria labyrinthiformis ) à environ 10 pieds sous la surface sur Hog Reef, à environ six milles de l'île principale. Les chercheurs ont confirmé que le ruissellement d'azote des Bermudes n'était pas un facteur sur le site en mesurant les niveaux d'azote dans le plancton flottant à proximité.

L'étude, "Forçage naturel du cycle de l'azote de l'Atlantique Nord à l'Anthropocène, " par Xingchen Tony Wang, Anne Cohen, Victoria Luu, Haojia Ren, Zhan Su, Gerald Haug et Daniel Sigman, a été publié en ligne la semaine du 1er octobre 2018 dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .