Szkodliwość i redukcja nadmiaru azotanów
w środowisku
Istnieją związki chemiczne niepokojące ludzi, które
produkujemy na wielką skalę i celowo rozprowadzamy w
przyrodzie. Związkami tymi są azotany – które niszczą ziemię,
zatruwają rzeki, zanieczyszczają źródła wody i zagrażają
ludzkiemu zdrowiu. Widocznym dowodem występowania
nadmiaru azotanów w wodach naturalnych był wzrost ilości
chwastów i glonów; bardziej ukrytym efektem miały być
choroby dzieci i nowotwory. Niektórzy uważają, że azotany
stanowią zagrożenie, począwszy od momentu produkcji aż do
chwili, gdy znajdą się w organizmie człowieka. Inni chcieliby
zaprzestania produkcji nieorganicznych nawozów azotowych i
powrotu do naturalnych metod uprawiania ziemi, twierdząc, że
moglibyśmy przerwać proces zatruwania środowiska i tym
samym ocalić życie.
Biogeochemiczny obieg azotu w
biosferze
Stężenie azotu wyższe od 0,3 mg/dm
3
, rozpoczyna proces
eutrofizacji, czyli wzbogacania odbiorników wody w
składniki pokarmowe. Następstwem tego procesu jest
wzmożony rozwój roślin, w szczególności glonów i
planktonu, oraz niebezpieczny dla organizmów wodnych
deficyt tlenu. Skutkuje to ich wymieraniem, w wyniku
którego powstają toksyczne substancje, np. amoniak, metan
i siarkowodór. Długotrwała eutrofizacja przyczynia się do
starzenia zbiorników wodnych, które stopniowo wypłycają
się i przekształcają w torfowiska w wyniku gromadzenia
osadów zawierających szczątki obumierającej flory i fauny.
Trujący wpływ na biocenozę związany jest głównie z
występowaniem amoniaku, który pochodzi nie tylko z
rozkładu materii organicznej. Jego źródłem są także jony
amonowe, które w środowisku zasadowym przechodzą w
wolny amoniak zgodnie z reakcją :
NH
4
+
+ OH ↔ NH
3
+ H
2
O
Szkodliwe dla ludzi są nadmierne ilości związków
zawierających azot. Stężenie azotanów(III) nie powinno
być wyższe od 1 mg/dm
3
. Toksyczność azotanów(V) jest
mniejsza, ale wody przeznaczone do celów spożywczych
nie powinny zawierać tej formy azotu więcej niż 10
mg/dm
3
. Spożywanie większych ilości azotanów może być
przyczyną methemoglobinemii, choroby objawiającej się
utratą zdolności hemoglobiny do transportu tlenu,
szczególnie u dzieci i niemowląt. Powszechne jest także
przekonanie, że azotany mają związek z występowaniem
chorób nowotworowych.
Stosowanie nawozów naturalnych i sztucznych oraz
spalanie paliw, powoduje zwiększenie ilości związanego azotu
w przyrodzie. Nadmiar azotanów w glebie powoduje, że
rośliny magazynują większą ich ilość niż potrzebują do
wzrostu.
Do biologicznych sposobów redukcji azotanów
możemy zaliczyć nitryfikację i denitryfikację.
Nitryfikacja, biologiczne utlenianie amoniaku do azotanów (V)
zachodzące w dwóch etapach. W pierwszym jon amonowy jest utleniany
(amonifikacja) do jonu azotanowego(III) przez bakterie z rodzaju
Nitrosomonas:
NH
4
+
+ 1½ O
2
→ NO
2
-
+ 2H + H
2
O
w drugim jon azotanowy(III) jest utleniany do jonu azotanowego(V) przez
bakterie z rodzaju Nitrobacter:
NO
2
-
+ ½ O
2
→ NO
3
-
Proces ten zachodzi przy udziale tlenowych bakterii autotroficznych ,które
wykorzystują związki nieorganiczne jako źródło energii koniecznej do
wiązania tlenku węgla (IV) CO
2
.
Denitryfikacja proces redukcji azotanów do azotu.Redukcja azotanów
do azotynów to denitryfikacja częściowa a denitryfikacja do azotu
atmosferycznego to denitryfikacja całkowita. Proces ten jest
przeprowadzany przez różne bakterie (określane jako bakterie
denitryfikujące), jako jedna z postaci oddychania beztelenowego).
Zarówno denitryfikacja jak i nitryfikacja są częściami cyklu azotowego w
przyrodze. Istnieją organizmy zdolne jednocześnie do denitryfikacji
całkowitej, jak i procesu (częściowo) odwrotnego, tj. wiązania azotu
cząsteczkowego i przekształcania go do postaci użytecznych
biologicznie. (
Prowadzi się intensywne kampanie, które mają na celu
doprowadzenie do usunięcia azotanów z wody pitnej, choć
jeszcze nikt nie zmarł z ich powodu, i nie zanosi się na to.
Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) ustaliła
dopuszczalny poziom azotanów w wodzie pitnej na 50 mg
na litr (50ppm), a w roku 1980 Wspólnota Europejska
wprowadziła identyczny limit dotyczących jakości wody
przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Limit ten jest
znacznie niższy od poziomu, który mógłby stanowić
zagrożenie dla zdrowia. W rejonach, gdzie wody rzeczne
zawierają więcej niż 50 ppm azotanów, a ma to miejsce na
niektórych obszarach rolniczych, woda musi być
specjalnie oczyszczana.
Prowadzone sa działania mające na celu usunięcie
azotanów zanim przedostaną się do wód
powierzchniowych. Stosuje się pasy znane jako nabrzeżne
pasy lub buforowe pasy – są stosunkowo skuteczne w
usuwaniu azotanów w wyciekach powierzchniowych.
W celu redukcji azotanów do środowiska warto również
ograniczyć stosowanie nawozów sztucznych
