Nitrat

Når overskydende næringsstoffer - såsom nitrat og fosfor - skylles ud i en vandmasse, er skadelige algeopblomstringer (HAB'er) ofte resultatet. Disse opblomstringer kan producere farlige toksiner og forårsage et fald i opløst ilt, hvilket resulterer i fiskedrab. Især algeopblomstring i vandområder, der tjener som drikkevandskilder, er problematisk.
På grund af farerne ved HAB'er, sigter mange vandkvalitetsovervågningsprogrammer på at bestemme, hvornår der er for store niveauer af nitrat til stede. Tjek vores blogindlæg, HABs|Alt hvad du behøver at vide, for at lære mere.

Nitrat kan forårsage andre sundhedsproblemer, når det indtages, især hos små børn. Eksponering for drikkevand med høje nitratniveauer kan resultere i methæmoglobinæmi, også kendt som "blue baby syndrome". Denne tilstand opstår ofte, når vand med for meget nitrat bruges til at tilberede modermælkserstatning.
Producenter af modermælkserstatning, der er klar til at spise, kan bruge forskellige metoder til at måle nitrat i deres produkt, såsom den metode, der er tilgængelig for vores FS 3700 Automated Chemistry Analyzer.
Når babyer indtager nitrat, reduceres det til nitrit af bakterier i munden og maven – et spædbarns mave er mindre sur end voksne. Nitrit binder sig til hæmoglobin for at danne methæmoglobin, en speciel type hæmoglobin, der ikke kan frigive ilt til celler.
Det mest almindelige symptom på "blue baby syndrome" er en grå-blå farve, der udvikler sig på et barns læber; dette kan i sidste ende sprede sig til resten af ​​kroppen, hvilket resulterer i døden i de mest alvorlige tilfælde.3
Voksne kan også udvikle methæmoglobinæmi og opleve forhøjet hjertefrekvens, svaghed, kvalme og endda død.

Udover nitrat kan andre kemiske former for nitrogen, såsom nitrit og ammoniak, findes i miljøet. Nitrogenkredsløbet beskriver, hvordan disse omdannes fra en form til en anden. Vil du lære mere om nitrogenkredsløbet? Tjek denne nitrogencyklusoversigt fra University of Minnesota.
Et af målene med spildevandsrensning er at fjerne kvælstof for at forhindre overberigelse af recipientvandet. Processer i nitrogenkredsløbet - specielt nitrifikation og denitrifikation - spiller en afgørende rolle for at nå dette mål.
Ammoniak omdannes til nitrit og i sidste ende nitrat gennem en proces kaldet nitrifikation. Denne proces sker ved hjælp af aerobe bakterier - disse har brug for ilt for at overleve.

Nitrit og nitrat, samlet betegnet (NOx), omdannes til nitrogengas og fjernes fra spildevandet ved en biologisk reaktion kendt som denitrifikation. Denne proces kræver meget lavt opløst ilt (DO) og en tilstrækkelig tilførsel af organisk kulstof, så nitrat- og COD/BOD/DOC-overvågning er afgørende for denitrifikationsprocessens kontrol.

Som diskuteret tidligere kan høje niveauer af nitrat brænde HAB'er, hvilket resulterer i fiskedrab. Men påvirker nitrat i vand direkte akvatiske arter, når der ikke er HAB til stede?
Naturlige nitratniveauer er relativt lave – 1 mg/L eller mindre – i nogle overfladevande.1 På dette niveau er nitrat ikke skadeligt, men der kan ses negative sundhedseffekter hos akvatiske arter, når nitratkoncentrationen bliver for høj.
En undersøgelse udført af Conservation Fund's Freshwater Institute undersøgte virkningerne af kronisk eksponering af akvakulturopdrættede regnbueørreder for beskedne niveauer af nitrat-nitrogen (75 til 100 mg/L). Resultater tydede på deformiteter og væsentlige adfærdsændringer i recirkulerende akvakultursystemer (RAS) på disse niveauer. Tjek vores blogindlæg om dette emne, Nitratniveauer i akvakultur kan være farligere, end du tror.

Nitratniveauer kan opbygges i et RAS, da fisk udskiller ammoniak, og biofiltreringssystemer omdanner det til nitrat. Overvågning for nitrat kan hjælpe med at informere akvakulturforvaltere om, hvornår de skal justere driften – dette kan omfatte at øge vandudskiftningshastigheden, tilføje en denitrifikationsenhed eller reducere foderbelastningen.

Nitrat bruges almindeligvis som konserveringsmiddel til bacon, skinke, salami og nogle oste. Undersøgelser har knyttet brugen af ​​nitrat til dannelsen af ​​nitrosaminer, hvoraf nogle er kræftfremkaldende forbindelser. En måde nitrosaminer kan dannes på er, når nitritter – naturligt omdannet fra nitrat i kroppen – er placeret i nærheden af ​​proteiner; denne tilstand findes i proteinrige fødevarer såsom konserveret kød. Når konserveret kød tilberedes ved høje temperaturer, er det lettere for nitrosaminer at dannes.
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 %), vi modtager, er fra grøntsager, hvor grønne bladgrøntsager ofte akkumulerer høje koncentrationer af nitrat.
I stedet for at blive tilsat som et konserveringsmiddel, får grøntsager nitrat fra den jord, de vokser i, og dem, der dyrkes i jord beriget med gødning, har højere niveauer end økologiske produkter.5 Nitrater i grøntsager er mindre tilbøjelige til at danne nitrosaminer, da de ikke er det. proteinrige fødevarer. Grøntsager indeholder også forbindelser (f.eks. C-vitamin og polyfenoler), der hjælper med at minimere risikoen for nitrosamindannelse.
Nitrat i grøntsager kan være gavnligt, da nitrat er bundet til produktionen af ​​nitrogenoxid. Denne gas kan blandt andet sænke blodtrykket og hjælpe med at bekæmpe infektioner.6 En ting at bemærke – mens det er muligt at få så meget nitrat fra grøntsager, at methæmoglobinæmi kan resultere, er det meget usandsynligt, at det sker.
Udover virkningen af ​​nitrat på den menneskelige krop, er en anden grund til at overvåge nitratniveauer i grøntsager at optimere befrugtning og høsttiming, da koncentrationen af ​​nitrat i bladgrøntsager kan svinge i løbet af dagen.
Så hvordan måles nitratniveauer i fødevarer? Nogle relativt billige metoder, vi dækker i næste afsnit – specifikt kolorimetriske og potentiometriske metoder – kan bruges til nitratanalyse, så længe der skabes en vandig opløsning. En procedure til at forberede en prøve til analyse er at blande ovntørrede bladprøver med aluminiumsulfat-ekstraktionsopløsning.