Application of the 15N technique to determine the contributions of nitrification and denitrification the flux of nitrous oxide from aerated pig slurry
Utilisation de l'isotope 15N pour la détermination de la source de protoxyde d'azote (nitrification et dénitrification) au cours du traitement aérobie du lisier
Résumé
In order to elucidate and quantify nitrogen transformations occurring during aerobic treatment of pig slurry, two laboratory experiments were carried out with contrasting levels of aeration, high level of aeration (experiment 1) and low level of aeration (experiment 2). During these experiments, after reaching steady state conditions, a single pulse of NO3--15N tracer was added directly in the reactor. When nitrification conditions were prevailing (experiment 1), no transformation of added NO3--15N occurred (98.7% 15N-recovery as nitrates in the liquid slurry). Moreover, the unlabelled nitrous oxide (N2O) measured (7.4% of the total nitrogen content of the raw slurry) strongly demonstrated that the source of N2O emitted was nitrification. During simultaneous nitrification and denitrification conditions (experiment 2), the added NO3--15N was found in gaseous nitrogen forms (N2O-15N: 27%; N2-15N: 18%) and in the liquid (TN-15N: 54%). From this result, it was evident that N2O was mainly emitted by denitrification process. Using the decrease of the isotopic excess of the NO3--15N we calculated that 92% of NO2-- N was directly denitrified (as gaseous forms) without any previous oxidation to nitrate.
Afin de quantifier les transformations de l'azote au cours du traitement aérobie du lisier de porc, 2 essais en laboratoire ont été effectués en utilisant des niveaux d'oxygénation fort (essai 1) et faible (essai 2). Au cours de ces expériences, après avoir atteint l'équilibre dans le réacteur, une faible quantité de 15N- NO3- a été ajoutée dans le réacteur. Lorsque les réactions de nitrifications sont favorisées (essai 1), aucune transformation du 15N- NO3- n' a été observée (recouvrement de 98.7% du 15N- NO3- ajouté). De plus, le protoxyde d'azote émis était non marqué, ce qui prouve que la principale source de N2O était, dans ces conditions, la nitrification. Lorsque la nitrification et dénitrification simultanées sont favorisées (essai 2), le 15N- NO3- ajouté se retrouve partiellement sous forme gazeuse (N2O-15N: 27%; N2-15N: 18%) et sous forme liquide. D'après ces résultats, il apparaît que dans ces conditions, la principale source de N2O est la dénitrification. En utilisant les équations relatives à la dilution isotopique, nous avons calculé que 92% des nitrites étaient directement dénitrifiés (sous forme gazeuse) sans oxydation préalable en nitrates.