Dusičnan

Když se přebytečné živiny – jako jsou dusičnany a fosfor – vyplaví do vodního útvaru, často jsou výsledkem škodlivé výkvěty řas (HAB). Tyto květy mohou produkovat nebezpečné toxiny a způsobit pokles rozpuštěného kyslíku, což vede k úhynu ryb. Zvláště problematické jsou výkvěty řas ve vodních útvarech, které slouží jako zdroje pitné vody.
Kvůli nebezpečí HAB je cílem mnoha programů monitorování kvality vody zjistit, kdy jsou přítomny nadměrné hladiny dusičnanů. Podívejte se na náš blogový příspěvek, HABs|Vše, co potřebujete vědět, abyste se dozvěděli více.

Dusičnany mohou při konzumaci způsobit další zdravotní problémy, zejména u malých dětí. Vystavení pitné vodě s vysokým obsahem dusičnanů může vést k methemoglobinémii, známé také jako „syndrom modrého dítěte“. K tomuto stavu často dochází, když se k přípravě kojenecké výživy používá voda s nadměrným množstvím dusičnanů.
Výrobci kojenecké výživy připravené ke krmení mohou použít různé metody k měření dusičnanů ve svých produktech, jako je metoda dostupná pro náš automatický chemický analyzátor FS 3700.
Když kojenci požijí dusičnany, bakterie v ústech a žaludku se redukují na dusitany – žaludek kojenců je méně kyselý než dospělí. Dusitany se vážou na hemoglobin za vzniku methemoglobinu, speciálního typu hemoglobinu, který nemůže uvolňovat kyslík do buněk.
Nejčastějším příznakem "syndromu modrého dítěte" je šedomodrá barva, která se vyvíjí na rtech dítěte; to se může nakonec rozšířit do zbytku těla, což má za následek smrt v nejtěžších případech.3
Dospělí mohou také vyvinout methemoglobinemii a zaznamenat zvýšenou srdeční frekvenci, slabost, nevolnost a dokonce i smrt.

Kromě dusičnanů lze v životním prostředí nalézt další chemické formy dusíku, jako jsou dusitany a amoniak. Cyklus dusíku popisuje, jak se tyto transformují z jedné formy do druhé. Chcete se dozvědět více o cyklu dusíku? Podívejte se na tento přehled cyklu dusíku z University of Minnesota.
Jedním z cílů čištění odpadních vod je odstranění dusíku, aby se zabránilo nadměrnému obohacení recipientních vod. Procesy v cyklu dusíku – konkrétně nitrifikace a denitrifikace – hrají zásadní roli při dosahování tohoto cíle.
Amoniak se přeměňuje na dusitany a nakonec dusičnany prostřednictvím procesu zvaného nitrifikace. K tomuto procesu dochází pomocí aerobních bakterií – ty potřebují k přežití kyslík.

Dusitany a dusičnany, souhrnně nazývané (NOx), jsou přeměněny na plynný dusík a odstraněny z odpadních vod biologickou reakcí známou jako denitrifikace. Tento proces vyžaduje velmi nízké množství rozpuštěného kyslíku (DO) a dostatečný přísun organického uhlíku, takže monitorování dusičnanů a CHSK/BSK/DOC je kritické pro řízení procesu denitrifikace.

Jak bylo uvedeno dříve, vysoké hladiny dusičnanů mohou pohánět HAB, což vede k zabíjení ryb. Ale má dusičnan ve vodě přímý vliv na vodní druhy, když není přítomen HAB?
Přirozené hladiny dusičnanů jsou v některých povrchových vodách relativně nízké – 1 mg/l nebo méně.1 Na této úrovni nejsou dusičnany škodlivé, ale pokud je koncentrace dusičnanů příliš vysoká, lze u vodních druhů pozorovat nepříznivé zdravotní účinky.
Jedna studie provedená Institutem sladkovodního fondu Conservation Fund zkoumala účinky chronického vystavení pstruha duhového chovaného v akvakultuře mírným hladinám dusičnanového dusíku (75 až 100 mg/l). Výsledky naznačovaly deformity a významné změny chování v recirkulačních systémech akvakultury (RAS) na těchto úrovních. Podívejte se na náš blogový příspěvek na toto téma, Hladiny dusičnanů v akvakultuře mohou být nebezpečnější, než si myslíte.

Hladiny dusičnanů se mohou v RAS hromadit, protože ryby vylučují amoniak a biofiltrační systémy jej přeměňují na dusičnany. Monitorování dusičnanů může pomoci informovat manažery akvakultury, kdy upravit provoz – to může zahrnovat zvýšení rychlosti výměny vody, přidání denitrifikační jednotky nebo snížení zátěže krmiva.

Dusičnan se běžně používá jako konzervační látka pro slaninu, šunku, salámy a některé sýry. Studie spojily použití dusičnanů s tvorbou nitrosaminů, z nichž některé jsou sloučeniny způsobující rakovinu. Jedním ze způsobů, jak se mohou nitrosaminy tvořit, je, když se dusitany – přirozeně přeměněné v těle z dusičnanů – nacházejí v blízkosti bílkovin; tento stav se vyskytuje v potravinách bohatých na bílkoviny, jako je konzervované maso. Když se konzervované maso vaří při vysokých teplotách, snáze se tvoří nitrosaminy.
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 %), které přijímáme, pochází ze zeleniny, přičemž listová zelenina často hromadí vysoké koncentrace dusičnanů.
Spíše než aby se přidávala jako konzervační látka, zelenina získává dusičnany z půdy, ve které roste, přičemž ty pěstované v půdě obohacené hnojivy mají vyšší obsah než organické produkty.5 Dusičnany v zelenině méně pravděpodobně tvoří nitrosaminy, protože nejsou potraviny bohaté na bílkoviny. Zelenina také obsahuje sloučeniny (např. vitamín C a polyfenoly), které pomáhají minimalizovat možnost tvorby nitrosaminu.
Dusičnany v zelenině mohou být prospěšné, protože dusičnany jsou vázány na produkci oxidu dusnatého. Tento plyn může mimo jiné snižovat krevní tlak a pomáhat v boji proti infekci.6 Jedna věc, kterou je třeba poznamenat – i když je možné získat tolik dusičnanů ze zeleniny, že methemoglobinémie může mít za následek, je velmi nepravděpodobné, že se to stane.
Kromě vlivu dusičnanů na lidský organismus je dalším důvodem ke sledování hladiny dusičnanů v zelenině optimalizace hnojení a načasování sklizně, protože koncentrace dusičnanů v listové zelenině může během dne kolísat.
Jak se tedy měří hladiny dusičnanů v potravinách? Některé relativně levné metody, kterými se zabýváme v další části – konkrétně kolorimetrické a potenciometrické metody – lze použít pro analýzu dusičnanů, pokud je vytvořen vodný roztok. Jedním z postupů přípravy vzorku pro analýzu je smíchání vzorků listů vysušených v sušárně s extrakčním roztokem síranu hlinitého.