Nitrato

Quando o excesso de nutrientes – como nitrato e fósforo – é levado para um corpo de água, o resultado costuma ser a proliferação de algas nocivas (HABs). Essas proliferações podem produzir toxinas perigosas e causar uma queda no oxigênio dissolvido, resultando em mortes de peixes. As proliferações de algas em corpos d’água que servem como fontes de água potável são especialmente problemáticas.
Por causa dos perigos dos HABs, muitos programas de monitoramento da qualidade da água visam determinar quando níveis excessivos de nitrato estão presentes. Confira nossa postagem no blog, HABs|Tudo o que você precisa saber, para saber mais.

O nitrato pode causar outros problemas de saúde quando consumido, especialmente em crianças pequenas. A exposição à água potável com altos níveis de nitrato pode resultar em metemoglobinemia, também conhecida como "síndrome do bebê azul". Essa condição geralmente ocorre quando água com nitrato excessivo é usada para preparar fórmula infantil.
Os fabricantes de fórmulas infantis prontas para consumo podem usar vários métodos para medir o nitrato em seus produtos, como o método disponível para nosso Analisador Químico Automatizado FS 3700.
Quando os bebês ingerem nitrato, ele é reduzido a nitrito por bactérias na boca e no estômago – o estômago de uma criança é menos ácido do que o de um adulto. O nitrito se liga à hemoglobina para formar metemoglobina, um tipo especial de hemoglobina que não consegue liberar oxigênio para as células.
O sintoma mais comum da "síndrome do bebê azul" é uma coloração cinza-azulada que se desenvolve nos lábios da criança; isso pode eventualmente se espalhar para o resto do corpo, resultando em morte nos casos mais graves.3
Adultos também podem desenvolver metemoglobinemia e apresentar aumento da frequência cardíaca, fraqueza, náusea e até morte.

Além do nitrato, outras formas químicas de nitrogênio, como nitrito e amônia, podem ser encontradas no ambiente. O ciclo do nitrogênio descreve como elas se transformam de uma forma para outra. Quer saber mais sobre o ciclo do nitrogênio? Confira esta visão geral do ciclo do nitrogênio da Universidade de Minnesota.
Um dos objetivos do tratamento de águas residuais é remover o nitrogênio para evitar o enriquecimento excessivo das águas receptoras. Os processos no ciclo do nitrogênio – especificamente nitrificação e desnitrificação – desempenham um papel vital na realização desse objetivo.
A amônia é convertida em nitrito e, finalmente, em nitrato por meio de um processo chamado nitrificação. Esse processo ocorre com a ajuda de bactérias aeróbicas – elas precisam de oxigênio para sobreviver.

Nitrito e nitrato, coletivamente denominados (NOx), são convertidos em gás nitrogênio e removidos de águas residuais por uma reação biológica conhecida como desnitrificação. Este processo requer muito pouco oxigênio dissolvido (OD) e um suprimento suficiente de carbono orgânico, então o monitoramento de nitrato e DQO/DBO/COD é crítico para o controle do processo de desnitrificação.

Conforme discutido anteriormente, altos níveis de nitrato podem alimentar HABs, resultando em mortes de peixes. Mas o nitrato na água impacta diretamente as espécies aquáticas quando não há HAB presente?
Os níveis naturais de nitrato são relativamente baixos – 1 mg/L ou menos – em algumas águas superficiais.1 Nesse nível, o nitrato não é prejudicial, mas efeitos adversos à saúde podem ser observados em espécies aquáticas quando a concentração de nitrato fica muito alta.
Um estudo conduzido pelo Conservation Fund's Freshwater Institute investigou os efeitos da exposição crônica de trutas arco-íris criadas em aquicultura a níveis modestos de nitrato-nitrogênio (75 a 100 mg/L). Os resultados sugeriram deformidades e mudanças comportamentais significativas em sistemas de aquicultura de recirculação (RAS) nesses níveis. Confira nossa postagem de blog sobre este tópico, Nitrate Levels in Aquaculture May be More Dangerous Than You Think.

Os níveis de nitrato podem se acumular em um RAS à medida que os peixes excretam amônia e os sistemas de biofiltração a convertem em nitrato. O monitoramento de nitrato pode ajudar a informar os gerentes de aquicultura quando ajustar as operações – isso pode incluir aumentar a taxa de troca de água, adicionar uma unidade de desnitrificação ou reduzir a carga de ração.

O nitrato é comumente usado como conservante para bacon, presunto, salame e alguns queijos. Estudos têm vinculado o uso de nitrato à formação de nitrosaminas, algumas das quais são compostos causadores de câncer. Uma maneira pela qual as nitrosaminas podem se formar é quando os nitritos – naturalmente convertidos do nitrato no corpo – estão localizados perto de proteínas; essa condição é encontrada em alimentos ricos em proteínas, como carnes em conserva. Quando carnes em conserva são cozidas em altas temperaturas, é mais fácil para as nitrosaminas se formarem.
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%) que recebemos vem de vegetais, com vegetais de folhas verdes frequentemente acumulando altas concentrações de nitrato.
Em vez de serem adicionados como conservantes, os vegetais adquirem nitrato do solo em que crescem, com aqueles cultivados em solo enriquecido com fertilizantes tendo níveis mais altos do que os produtos orgânicos.5 Os nitratos em vegetais têm menos probabilidade de formar nitrosaminas, pois não são alimentos ricos em proteínas. Os vegetais também contêm compostos (por exemplo, vitamina C e polifenóis) que ajudam a minimizar a chance de formação de nitrosaminas.
O nitrato em vegetais pode ser benéfico, pois está ligado à produção de óxido nítrico. Esse gás pode reduzir a pressão arterial e ajudar a combater infecções, entre outros benefícios.6 Uma coisa a ser observada: embora seja possível obter tanto nitrato de vegetais que pode resultar em metemoglobinemia, é muito improvável que isso aconteça.
Além do impacto do nitrato no corpo humano, outro motivo para monitorar os níveis de nitrato em vegetais é otimizar a fertilização e o momento da colheita, já que a concentração de nitrato em folhas verdes pode variar ao longo do dia.
Então, como os níveis de nitrato são medidos em alimentos? Alguns métodos relativamente baratos que abordamos na próxima seção – especificamente métodos colorimétricos e potenciométricos – podem ser usados ​​para análise de nitrato, desde que uma solução aquosa seja criada. Um procedimento para preparar uma amostra para análise é misturar amostras de folhas secas em estufa com solução de extração de sulfato de alumínio.