Nitrat

Ko presežek hranil – kot sta nitrat in fosfor – spere v vodno telo, je pogosto posledica škodljivega cvetenja alg (HAB). To cvetenje lahko povzroči nevarne toksine in povzroči padec raztopljenega kisika, kar povzroči pogin rib. Posebej problematično je cvetenje alg v vodnih telesih, ki služijo kot viri pitne vode.
Zaradi nevarnosti HAB so številni programi spremljanja kakovosti vode namenjeni ugotavljanju, kdaj so prisotne presežne ravni nitratov. Oglejte si objavo v našem blogu, HABs|Vse, kar morate vedeti, če želite izvedeti več.

Zaužitje nitratov lahko povzroči druge zdravstvene težave, zlasti pri majhnih otrocih. Izpostavljenost pitni vodi z visoko vsebnostjo nitratov lahko povzroči methemoglobinemijo, znano tudi kot "sindrom modrega dojenčka". To stanje se pogosto pojavi, ko se za pripravo formule za dojenčke uporablja voda s prekomerno vsebnostjo nitratov.
Proizvajalci formul za dojenčke, pripravljenih za hranjenje, lahko uporabljajo različne metode za merjenje nitratov v svojih izdelkih, kot je metoda, ki je na voljo za naš avtomatski kemijski analizator FS 3700.
Ko dojenčki zaužijejo nitrat, ga bakterije v ustih in želodcu pretvorijo v nitrit – dojenčkov želodec je manj kisel kot odrasli. Nitrit se veže na hemoglobin in tvori methemoglobin, posebno vrsto hemoglobina, ki celicam ne more prenesti kisika.
Najpogostejši simptom "sindroma modrega dojenčka" je sivo-modra barva, ki se razvije na otrokovih ustnicah; to se lahko sčasoma razširi na preostali del telesa, kar v najhujših primerih povzroči smrt.3
Odrasli lahko razvijejo tudi methemoglobinemijo in doživijo povišan srčni utrip, šibkost, slabost in celo smrt.

Poleg nitrata lahko v okolju najdemo tudi druge kemične oblike dušika, kot sta nitrit in amoniak. Kroženje dušika opisuje, kako se ti preoblikujejo iz ene oblike v drugo. Želite izvedeti več o ciklu dušika? Oglejte si ta pregled dušikovega cikla Univerze v Minnesoti.
Eden od ciljev čiščenja odpadne vode je odstranitev dušika, da se prepreči prekomerna obogatitev sprejemne vode. Procesi v dušikovem ciklu – zlasti nitrifikacija in denitrifikacija – igrajo ključno vlogo pri doseganju tega cilja.
Amoniak se pretvori v nitrit in na koncu v nitrat s postopkom, imenovanim nitrifikacija. Ta proces poteka s pomočjo aerobnih bakterij – te za preživetje potrebujejo kisik.

Nitrit in nitrat, s skupnim imenom (NOx), se pretvorita v dušik in odstranita iz odpadne vode z biološko reakcijo, znano kot denitrifikacija. Ta proces zahteva zelo malo raztopljenega kisika (DO) in zadostno zalogo organskega ogljika, zato sta spremljanje nitratov in KPK/BPK/DOC ključnega pomena za nadzor procesa denitrifikacije.

Kot smo že omenili, lahko visoke ravni nitratov spodbujajo HAB, kar povzroči pogin rib. Toda ali nitrat v vodi neposredno vpliva na vodne vrste, če ni HAB?
Ravni naravnega nitrata so v nekaterih površinskih vodah razmeroma nizke – 1 mg/l ali manj.1 Na tej ravni nitrat ni škodljiv, vendar lahko pri vodnih vrstah opazimo škodljive učinke na zdravje, ko koncentracija nitrata postane previsoka.
Ena študija, ki jo je izvedel Inštitut za sladko vodo Conservation Fund's Freshwater Institute, je preučevala učinke kronične izpostavljenosti šarenk, vzrejenih v ribogojstvu, skromnim ravnem nitratnega dušika (75 do 100 mg/L). Rezultati so pokazali deformacije in znatne vedenjske spremembe v recirkulacijskih ribogojnih sistemih (RAS) na teh ravneh. Oglejte si objavo v našem spletnem dnevniku na to temo, ravni nitratov v ribogojstvu so lahko bolj nevarne, kot si mislite.

Raven nitratov se lahko poveča v RAS, ko ribe izločajo amoniak, biofiltracijski sistemi pa ga pretvorijo v nitrat. Spremljanje nitratov lahko pomaga upravljavcem ribogojstva obvestiti, kdaj naj prilagodijo delovanje – to lahko vključuje povečanje stopnje izmenjave vode, dodajanje denitrifikacijske enote ali zmanjšanje obremenitve krme.

Nitrat se običajno uporablja kot konzervans za slanino, šunko, salame in nekatere sire. Študije so povezale uporabo nitratov s tvorbo nitrozaminov, od katerih so nekateri spojine, ki povzročajo raka. Eden od načinov, kako lahko nastanejo nitrozamini, je, da se nitriti – naravno pretvorjeni iz nitratov v telesu – nahajajo v bližini beljakovin; to stanje najdemo v hrani, bogati z beljakovinami, kot je konzervirano meso. Ko se konzervirano meso kuha pri visokih temperaturah, se nitrozamini lažje tvorijo.
While nitrate's use as a preservative receives a considerable amount of attention, humans receive very little of their dietary nitrate intake from processed meat – only about 5%. Most of the dietary nitrate (>80%), ki ga prejmemo iz zelenjave, pri čemer listnata zelena zelenjava pogosto kopiči visoke koncentracije nitratov.
Namesto da bi bila dodana kot konzervans, zelenjava pridobi nitrat iz prsti, v kateri raste, pri čemer ima tista, ki je zrasla v zemlji, obogateni z gnojili, višje ravni kot ekološki pridelek.5 Nitrati v zelenjavi manj verjetno tvorijo nitrozamine, saj jih ni. živila, bogata z beljakovinami. Zelenjava vsebuje tudi spojine (npr. vitamin C in polifenole), ki pomagajo zmanjšati možnost nastajanja nitrozamina.
Nitrat v zelenjavi je lahko koristen, saj je nitrat povezan s proizvodnjo dušikovega oksida. Ta plin lahko med drugim zniža krvni tlak in pomaga v boju proti okužbam.6 Upoštevati je treba eno stvar – medtem ko je mogoče iz zelenjave dobiti toliko nitratov, da methemoglobinemija lahko povzroči, je zelo malo verjetno, da se bo zgodilo.
Poleg vpliva nitratov na človeško telo je še en razlog za spremljanje ravni nitratov v zelenjavi optimiziranje časa gnojenja in žetve, saj lahko koncentracija nitratov v listnati zelenjavi niha čez dan.
Torej, kako se merijo ravni nitratov v hrani? Nekatere sorazmerno poceni metode, ki jih obravnavamo v naslednjem razdelku – posebej kolorimetrične in potenciometrične metode – se lahko uporabljajo za analizo nitratov, dokler je ustvarjena vodna raztopina. Eden od postopkov za pripravo vzorca za analizo je mešanje v pečici posušenih vzorcev listov z raztopino za ekstrakcijo aluminijevega sulfata.