Qualité physicochimique de l'eau et fonctionnement de l'écosystème aquatique

Les variables représentant la qualité physicochimique des eaux de surface sont les suivantes :

• les concentrations en carbone, azote et phosphore associées à la matière organique dégradable, particulaire et dissoute,
• la concentration en carbone associée à la matière organique non dégradable, particulaire et dissoute,
• les concentrations en carbone, azote et phosphore associées à la matière organique particulaire dégradable sédimentée (concentration surfacique du fond),
• les concentrations en ammoniaque, nitrates et orthophosphates,
• la concentration en oxygène dissous : la valeur moyenne journalière et les valeurs minimum et maximum journalières sont calculées, de manière à déterminer l'amplitude de la fluctuation jour/nuit.

Pour le carbone, l'azote et le phosphore associés aux diverses formes de matières organiques, les sources sont soit externes (apports des sols et rejets), soit internes (excrétions et mortalités des diverses biomasses). Les processus d'élimination de la matière organique représentés dans le modèle sont les processus de dégradation par les bactéries hétérotrophes (bactéries planctoniques et biofilm), la sédimentation de la matière organique particulaire et la dégradation par les bactéries dans les sédiments.

Pour l'ammoniaque et les orthophosphates, les sources sont externes (apports et rejets) ou internes : dégradation de l'azote ou du phosphore organique par les bactéries hétérotrophes planctoniques et du biofilm, dégradation de l'azote et du phosphore particulaires des sédiments sous l'action des bactéries benthiques. Le processus d'élimination est l'assimilation par les bactéries hétérotrophes planctoniques et par les biomasses végétales phytoplanctoniques et benthiques. Il s'y ajoute, pour l'ammoniaque, la nitrification, et pour les orthophosphates, l'adsorption sur la matière en suspension et la formation de complexes insolubles qui sont sujets à sédimentation.

Pour les nitrates enfin, les sources sont externes et internes (nitrification de l'ammoniaque), l'assimilation étant réalisée par les biomasses végétales phytoplanctoniques et benthiques. La dénitrification (transformation des nitrates en azote N2 gazeux) est également représentée ; elle se produit dans la colonne d'eau lorsque la concentration en oxygène y est très faible et dans les sédiments.