L’ammoniac dans l’eau : NH₃ ou NH₄⁺

Base de connaissances · 8 août 2026

Un résultat de laboratoire ou de sonde indique : azote ammoniacal (N-NH₄) = 1,2 mg/l. Est-ce beaucoup ou peu ? La réponse est : cela dépend du pH et de la température - car le même chiffre peut désigner une eau sans danger pour les poissons ou une eau dans laquelle les organismes commencent à souffrir. La clé, c’est que l’azote ammoniacal est la somme de deux formes et qu’une seule d’entre elles est réellement dangereuse.

Le TAN, somme de deux formes

Le résultat de laboratoire TAN (Total Ammonia Nitrogen, azote ammoniacal total) est la somme de :

• l’ion ammonium (NH₄⁺) - une forme en pratique peu toxique,
• l’ammoniac non ionisé (NH₃) - une forme fortement toxique, car, molécule neutre, il traverse librement les membranes branchiales.

Ces deux formes restent en équilibre chimique : NH₄⁺ ⇌ NH₃ + H⁺. Le sens de cet équilibre est décidé par le pH (principalement) et la température (en complément).

Quelle part du TAN est de l’ammoniac toxique

La part de NH₃ découle de l’équilibre acido-basique :

part de NH₃ = 1 / (1 + 10^(pKa − pH)), avec pKa = 0,09018 + 2729,92 / T[K]

Cette dépendance du pKa à la température provient de Emerson et coll. (1975) et reste la référence de calcul. En pratique, il suffit de lire le tableau - part de NH₃ dans le TAN [%] :

Deux choses sautent aux yeux. D’abord, c’est le pH qui commande : à pH 7, une fraction de pour cent du TAN est toxique ; à pH 9, de dix à plusieurs dizaines de pour cent. Ensuite, la température agit dans le même sens, mais plus faiblement : réchauffer l’eau de 20 °C multiplie la part de NH₃ par trois à quatre (moins à pH élevé), alors qu’une hausse du pH d’une unité la multiplie par dix environ. En été, les deux facteurs augmentent ensemble : leurs effets se multiplient.

Attention à la règle « ×10 par unité de pH ». Elle tient tant que le pH reste nettement inférieur au pKa (environ 9,4 à 20 °C). Près du pKa et au-delà, le facteur diminue - c’est visible dans le tableau : entre pH 8,5 et 9,0 à 30 °C, la part n’augmente plus que d’environ 2,2 fois, et non 3,2.

Le même résultat, deux verdicts différents

Revenons à l’exemple du début : TAN = 1,2 mg/l.

• à pH 7,0 et 20 °C → NH₃-N ≈ 0,005 mg/l - sans danger,
• à pH 8,5 et 20 °C → NH₃-N ≈ 0,13 mg/l - plus de 25 fois plus, déjà dans la zone de risque élevé.

C’est tout le propos de cet article en deux chiffres : le TAN seul n’est pas un résultat tant que le pH et la température ne l’accompagnent pas.

Effets sur les organismes aquatiques

L’ammoniac non ionisé endommage l’épithélium branchial, gêne les échanges gazeux et affaiblit les défenses - même à des concentrations qui ne tuent pas immédiatement (mécanisme décrit notamment par Randall et Tsui, 2002). Plages indicatives pour le NH₃-N utilisées en aquaculture et en suivi :

D’où viennent ces chiffres. L’échelle ci-dessus est une convention éditoriale de ce site : une simplification adoptée pour qu’un résultat puisse être comparé tout de suite, cohérente avec notre calculateur. Ce n’est pas une citation d’une norme ni d’un critère. Les critères réels sont plus complexes : dans les critères ammoniac de l’US EPA (2013), la concentration admissible n’est pas un nombre fixe mais une fonction du pH et de la température, et elle dépend en outre de la présence de bivalves et de gastéropodes sensibles - pour les eaux qui en abritent, les seuils sont nettement plus bas. Si vous avez besoin d’une valeur opposable (rapport, expertise, litige), reportez-vous au critère propre à votre cadre réglementaire et à votre type d’eau, pas à ce tableau.

La sensibilité diffère aussi selon les espèces - les salmonidés sont bien plus sensibles que les cyprinidés - : pour un peuplement salmonicole, ces plages sont donc trop permissives.

N’oubliez pas les nitrites

L’ammoniac ne disparaît pas : il est oxydé par des bactéries au cours de la nitrification :

NH₄⁺ → NO₂⁻ (nitrite) → NO₃⁻ (nitrate)

L’étape intermédiaire est souvent le goulet d’étranglement. Lorsque la communauté nitrifiante est immature (nouvel étang, nouveau biofiltre) ou surchargée (hausse de charge, température élevée, après une désinfection), les nitrites s’accumulent. Leur toxicité opère par un mécanisme différent - ils oxydent l’hémoglobine en méthémoglobine, qui ne transporte pas l’oxygène (d’où la « maladie du sang brun ») - et, point décisif, elle ne dépend pas du pH. Elle ne peut donc être ni anticipée à partir de la réaction, ni atténuée en la corrigeant.

En pratique, la règle est simple : si vous mesurez l’ammoniac, mesurez aussi les nitrites, surtout dans les premières semaines après l’empoissonnement et après toute intervention sur le circuit d’eau. Contexte plus large des transformations de l’azote : Cycle de l’azote et du phosphore.

Que faire quand le résultat est élevé

L’ordre des actions face à un NH₃ élevé est bien établi :

1. Arrêtez ou réduisez le nourrissage - le moyen le plus rapide de couper l’apport de TAN.
2. Aérez - l’ammoniac accompagne le plus souvent un déficit d’oxygène, que des branchies abîmées supportent moins bien.
3. Renouvelez ou ajoutez de l’eau - la dilution agit sur le TAN, donc sur les deux formes à la fois.
4. Ne « sauvez » pas la situation par une correction brutale du pH. Abaisser le pH déplace certes l’équilibre vers le NH₄⁺ non toxique, mais un saut de réaction constitue un stress à part entière pour les poissons, et un rebond vers le haut peut inverser l’effet en un instant. Faites évoluer le pH lentement et seulement à dessein.

Ce que cette appréciation ne couvre pas

• La salinité. La formule ci-dessus vaut pour les eaux douces. En eaux de transition et côtières, la force ionique abaisse la part de NH₃ : y appliquer la formule « eau douce » surestime le risque.
• L’exposition dans le temps. Une pointe brève dans la plage « vigilance » n’équivaut pas à une semaine dans cette plage ; les plages décrivent un état, pas une dose.
• L’interaction avec l’oxygène. Un poisson aux branchies abîmées supporte moins bien un déficit d’oxygène - et réciproquement. En été, les deux facteurs se dégradent généralement ensemble.

Quand le risque augmente vraiment

• Étangs d’aquaculture - forte densité, nourrissage intensif → TAN élevé issu du métabolisme des poissons et de la dégradation des aliments,
• Étangs et lacs eutrophes - la photosynthèse des algues élève le pH dans la journée, parfois au-dessus de 9,
• Après un renouvellement d’eau ou des orages - des changements brusques de pH et de température peuvent déplacer d’un coup l’équilibre NH₃/NH₄⁺, même à TAN constant.

C’est pourquoi, en été, dans les eaux chaudes et fertiles, surviennent le plus souvent des mortalités de poissons expliquées par un « manque d’oxygène », alors que l’ammoniac peut y contribuer.

En pratique

Un résultat de TAN dit peu de chose sans pH ni température mesurés au même moment : le pH d’un étang eutrophe peut varier de plus d’une unité au cours d’une journée, si bien qu’un échantillon de l’après-midi et un échantillon à l’aube décrivent deux situations toxicologiques distinctes. Sur la conversion des unités du TAN (p. ex. NH₄ ↔ N-NH₄), voir Conversion des unités de concentration.

🧮 Outil : Calculateur de toxicité de l’ammoniac (NH₃/NH₄⁺)

• saisissez le TAN, le pH et la température : vous obtiendrez la concentration de NH₃ toxique et l’appréciation correspondant au tableau ci-dessus. Sans inscription.

Si vous suivez un milieu au-delà d’une seule saison, l’essentiel est que le TAN, le pH et la température soient enregistrés ensemble, comme un seul échantillon - sinon, un an plus tard, impossible de reconstituer les conditions dans lesquelles une valeur a été obtenue. Dans LimnoLog, vous les enregistrez au sein d’une même campagne de mesure, y compris hors ligne sur le terrain, et vous les voyez sur un graphique commun.