Нитрат

Когда избыток питательных веществ, таких как нитрат и фосфор, попадает в водоем, часто возникает вредоносное цветение водорослей (ВЦВ). Это цветение может производить опасные токсины и вызывать снижение уровня растворенного кислорода, что приводит к гибели рыбы. Цветение водорослей в водоемах, которые служат источниками питьевой воды, особенно проблематично.
Из-за опасностей HAB многие программы мониторинга качества воды направлены на определение избыточного уровня нитратов. Ознакомьтесь с нашей записью в блоге, HABs|Все, что вам нужно знать, чтобы узнать больше.

Нитраты могут вызывать другие проблемы со здоровьем при употреблении, особенно у маленьких детей. Воздействие питьевой воды с высоким содержанием нитратов может привести к метгемоглобинемии, также известной как «синдром синего ребенка». Это состояние часто возникает, когда вода с избыточным содержанием нитратов используется для приготовления детской смеси.
Производители готовых к употреблению детских смесей могут использовать различные методы измерения содержания нитратов в своей продукции, например, метод, доступный для нашего автоматического химического анализатора FS 3700.
Когда дети потребляют нитрат, он восстанавливается до нитрита бактериями во рту и желудке — желудок младенца менее кислый, чем у взрослых. Нитрит связывается с гемоглобином, образуя метгемоглобин, особый тип гемоглобина, который не может выделять кислород клеткам.
Наиболее распространенным симптомом «синдрома синего ребенка» является серо-голубой оттенок губ ребенка; в конечном итоге он может распространиться на все тело, что в наиболее тяжелых случаях может привести к смерти.3
У взрослых также может развиться метгемоглобинемия, наблюдаться учащенное сердцебиение, слабость, тошнота и даже смерть.

Помимо нитрата, в окружающей среде можно обнаружить и другие химические формы азота, такие как нитрит и аммиак. Азотный цикл описывает, как они преобразуются из одной формы в другую. Хотите узнать больше о цикле азота? Ознакомьтесь с этим обзором цикла азота от Университета Миннесоты.
Одной из целей очистки сточных вод является удаление азота для предотвращения чрезмерного обогащения принимающих вод. Процессы в азотном цикле, в частности нитрификация и денитрификация, играют важную роль в достижении этой цели.
Аммиак преобразуется в нитрит и в конечном итоге в нитрат посредством процесса, называемого нитрификацией. Этот процесс происходит с помощью аэробных бактерий — им нужен кислород, чтобы выжить.

Нитрит и нитрат, совместно называемые (NOx), преобразуются в газообразный азот и удаляются из сточных вод посредством биологической реакции, известной как денитрификация. Этот процесс требует очень низкого уровня растворенного кислорода (DO) и достаточного количества органического углерода, поэтому мониторинг нитратов и COD/BOD/DOC имеет решающее значение для контроля процесса денитрификации.

Как обсуждалось ранее, высокие уровни нитрата могут подпитывать HAB, что приводит к гибели рыбы. Но влияет ли нитрат в воде напрямую на водные виды, когда HAB отсутствует?
В некоторых поверхностных водах уровень содержания нитратов в природе относительно низок — 1 мг/л или меньше.1 На этом уровне нитраты не опасны, но при слишком высокой концентрации нитратов у водных видов могут наблюдаться неблагоприятные последствия для здоровья.
В одном исследовании, проведенном Институтом пресной воды Фонда охраны природы, изучались эффекты хронического воздействия умеренных уровней нитратного азота (75–100 мг/л) на радужную форель, выращенную в аквакультуре. Результаты показали наличие деформаций и существенных изменений в поведении в системах замкнутого водоснабжения (УЗВ) при таких уровнях. Ознакомьтесь с нашей записью в блоге на эту тему: Уровни нитратов в аквакультуре могут быть более опасными, чем вы думаете.

Уровень нитрата может накапливаться в УЗВ, поскольку рыбы выделяют аммиак, а системы биофильтрации преобразуют его в нитрат. Мониторинг нитрата может помочь менеджерам по аквакультуре определить, когда следует корректировать операции — это может включать увеличение скорости обмена воды, добавление блока денитрификации или снижение нагрузки кормом.

Нитрат обычно используется в качестве консерванта для бекона, ветчины, салями и некоторых сыров. Исследования связывают использование нитрата с образованием нитрозаминов, некоторые из которых являются канцерогенными соединениями. Один из способов образования нитрозаминов — это когда нитриты, естественным образом преобразуемые из нитрата в организме, располагаются рядом с белками; это состояние встречается в богатых белком продуктах, таких как консервированное мясо. Когда консервированное мясо готовится при высоких температурах, нитрозамины легче образуются.
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%) мы получаем из овощей, причем листовые зеленые овощи часто накапливают высокие концентрации нитратов.
Вместо добавления в качестве консерванта овощи получают нитрат из почвы, в которой они растут, а те, что выращены в почве, обогащенной удобрениями, имеют более высокий уровень, чем органические продукты.5 Нитраты в овощах с меньшей вероятностью образуют нитрозамины, поскольку они не являются продуктами с высоким содержанием белка. Овощи также содержат соединения (например, витамин С и полифенолы), которые помогают минимизировать вероятность образования нитрозаминов.
Нитраты в овощах могут быть полезны, так как нитраты связаны с выработкой оксида азота. Этот газ может снижать артериальное давление и помогать бороться с инфекциями, помимо прочих преимуществ.6 Следует отметить одно: хотя из овощей и можно получить столько нитратов, что это может привести к метгемоглобинемии, это маловероятно.
Помимо воздействия нитратов на организм человека, еще одной причиной для контроля уровня нитратов в овощах является оптимизация сроков внесения удобрений и сбора урожая, поскольку концентрация нитратов в листовой зелени может колебаться в течение дня.
Итак, как измеряются уровни нитратов в пище? Некоторые относительно недорогие методы, которые мы рассмотрим в следующем разделе, в частности, колориметрические и потенциометрические методы, могут использоваться для анализа нитратов, если создается водный раствор. Одна из процедур подготовки образца для анализа заключается в смешивании высушенных в печи образцов листьев с экстрагирующим раствором сульфата алюминия.