Nitrat

Kada se višak hranjivih tvari – poput nitrata i fosfora – ispere u vodu, često nastaju štetno cvjetanje algi (HAB). Ovo cvjetanje može proizvesti opasne toksine i uzrokovati pad otopljenog kisika, što rezultira uginućem riba. Posebno je problematično cvjetanje algi u vodnim tijelima koja služe kao izvori vode za piće.
Zbog opasnosti od HAB-a, mnogi programi praćenja kvaliteta vode imaju za cilj da utvrde kada je prisutan višak nivoa nitrata. Pogledajte naš blog post, HAB-ovi|Sve što trebate znati, da naučite više.

Nitrati mogu uzrokovati druge zdravstvene probleme kada se konzumiraju, posebno kod male djece. Izloženost vodi za piće sa visokim nivoom nitrata može dovesti do methemoglobinemije, takođe poznate kao "sindrom plave bebe". Ovo stanje se često javlja kada se za pripremu hrane za dojenčad koristi voda sa viškom nitrata.
Proizvođači gotovih formula za dojenčad mogu koristiti različite metode za mjerenje nitrata u svom proizvodu, kao što je metoda dostupna za naš automatski hemijski analizator FS 3700.
Kada bebe progutaju nitrate, bakterije u ustima i želucu ga reduciraju u nitrit – želudac dojenčadi je manje kiseo od odraslih. Nitrit se veže za hemoglobin da bi formirao methemoglobin, posebnu vrstu hemoglobina koji ne može otpustiti kiseonik u ćelije.
Najčešći simptom "sindroma plave bebe" je sivo-plava boja koja se razvija na usnama djeteta; ovo se na kraju može proširiti na ostatak tijela, što rezultira smrću u najtežim slučajevima.3
Odrasli također mogu razviti methemoglobinemiju i doživjeti povećan broj otkucaja srca, slabost, mučninu, pa čak i smrt.

Osim nitrata, u okolišu se mogu naći i drugi kemijski oblici dušika, kao što su nitrit i amonijak. Ciklus dušika opisuje kako se oni pretvaraju iz jednog oblika u drugi. Želite li saznati više o ciklusu dušika? Pogledajte ovaj pregled ciklusa azota sa Univerziteta Minnesota.
Jedan od ciljeva tretmana otpadnih voda je uklanjanje dušika kako bi se spriječilo prekomjerno obogaćivanje prijemnih voda. Procesi u ciklusu azota – posebno nitrifikacija i denitrifikacija – igraju vitalnu ulogu u postizanju ovog cilja.
Amonijak se pretvara u nitrit i na kraju u nitrat kroz proces koji se naziva nitrifikacija. Ovaj proces se odvija uz pomoć aerobnih bakterija – njima je potreban kisik da prežive.

Nitriti i nitrati, zajednički nazvani (NOx), pretvaraju se u gasoviti dušik i uklanjaju se iz otpadnih voda biološkom reakcijom poznatom kao denitrifikacija. Ovaj proces zahtijeva vrlo malo otopljenog kisika (DO) i dovoljnu količinu organskog ugljika, tako da je praćenje nitrata i COD/BOD/DOC kritično za kontrolu procesa denitrifikacije.

Kao što je ranije spomenuto, visoki nivoi nitrata mogu potaknuti HAB, što rezultira ubijanjem riba. Ali da li nitrati u vodi direktno utiču na vodene vrste kada nema HAB?
Prirodni nivoi nitrata su relativno niski – 1 mg/L ili manje – u nekim površinskim vodama.1 Na ovom nivou, nitrati nisu štetni, ali štetni efekti na zdravlje mogu se vidjeti kod vodenih vrsta kada koncentracija nitrata postane previsoka.
Jedna studija koju je proveo Institut za slatkovodnu zaštitu Fonda za očuvanje je istraživala efekte kronične izloženosti kalifornijske pastrmke uzgojene u akvakulturi skromnim razinama nitratnog dušika (75 do 100 mg/L). Rezultati su ukazali na deformitete i značajne promjene ponašanja u recirkulacijskim sistemima akvakulture (RAS) na ovim nivoima. Pogledajte naš blog post na ovu temu, Razine nitrata u akvakulturi mogu biti opasnije nego što mislite.

Nivoi nitrata se mogu nagomilati u RAS dok ribe izlučuju amonijak, a sistemi biofiltracije ga pretvaraju u nitrat. Praćenje nitrata može pomoći u informiranju menadžera akvakulture kada treba prilagoditi operacije – to bi moglo uključivati ​​povećanje stope izmjene vode, dodavanje jedinice za denitrifikaciju ili smanjenje količine hrane.

Nitrat se obično koristi kao konzervans za slaninu, šunku, salamu i neke sireve. Studije su povezale upotrebu nitrata sa stvaranjem nitrozamina, od kojih su neki jedinjenja koja izazivaju rak. Jedan od načina na koji se nitrozamini mogu formirati je kada se nitriti – prirodno pretvoreni iz nitrata u tijelu – nalaze u blizini proteina; ovo stanje se nalazi u hrani bogatoj proteinima kao što je konzervirano meso. Kada se konzervirano meso kuva na visokim temperaturama, lakše se formiraju nitrozamini.
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%) dobijamo od povrća, pri čemu zeleno lisnato povrće često akumulira visoke koncentracije nitrata.
Umjesto da se dodaje kao konzervans, povrće dobija nitrate iz tla u kojem raste, a ono uzgajano u zemljištu obogaćenom gnojivom ima više razine od organskih proizvoda.5 Nitrati u povrću manje su vjerovatno da će formirati nitrozamine, jer nisu namirnice bogate proteinima. Povrće također sadrži spojeve (npr. vitamin C i polifenole) koji pomažu minimizirati mogućnost stvaranja nitrozamina.
Nitrati u povrću mogu biti korisni, jer je nitrat vezan za proizvodnju dušikovog oksida. Ovaj plin može sniziti krvni tlak i pomoći u borbi protiv infekcija, između ostalog. može rezultirati, malo je vjerovatno da će se to dogoditi.
Osim utjecaja nitrata na ljudsko tijelo, još jedan razlog za praćenje nivoa nitrata u povrću je optimizacija gnojidbe i vremena berbe, jer koncentracija nitrata u lisnatom zelenilu može varirati tokom dana.
Dakle, kako se mjere nivoi nitrata u hrani? Neke relativno jeftine metode koje ćemo pokriti u sljedećem odjeljku – posebno kolorimetrijske i potenciometrijske metode – mogu se koristiti za analizu nitrata sve dok se stvara vodeni rastvor. Jedan postupak za pripremu uzorka za analizu je miješanje uzoraka listova osušenih u pećnici s otopinom za ekstrakciju aluminijum sulfata.