T3.3 Nitrat og nitrit i vandet
Nitrat kan hverken ses, lugtes eller smages. Et glas vand med alt for meget nitrat ligner et glas rent vand. Alligevel har nitrat fået mange danske vandværker til at lukke en boring. Og det samme stof er en vigtig årsag til, at bunden af mange fjorde mangler oxygen om sommeren.
Siden bygger på T3.2 Nitrogenkredsløbet og på koncentration fra afsnit 5.1 i bogen til C-niveau.
Grænseværdier
For drikkevand er der fastsat grænser for, hvor meget der må være af en række stoffer. Grænserne angives i milligram pr. liter, mg/L.
| Stof | Formel | Grænse i drikkevand | Molarmasse |
|---|---|---|---|
| nitrat | NO3− | 50 mg/L | 62,01 g/mol |
| nitrit | NO2− | 0,10 mg/L | 46,01 g/mol |
Grænsen for nitrit er 500 gange lavere end grænsen for nitrat. Nitrit er langt det farligste af de to stoffer.
Når man regner på kemiske reaktioner, skal koncentrationen stå i mol pr. liter. Omregningen går gennem molarmassen.
Fra nitrat til nitrit i kroppen
Nitrat er i sig selv ikke særlig giftigt. Problemet er, at bakterier i munden og i tarmen laver en del af nitraten om til nitrit:
NO3− → NO2−
Nitrogens oxidationstal falder fra +V til +III. Nitrat bliver altså reduceret til nitrit.
Nitrit og blodet
De røde blodlegemer transporterer oxygen rundt i kroppen. Oxygenet sidder på en jern(II)ion i proteinet hæmoglobin.
Nitrit er et oxidationsmiddel. Det oxiderer jern(II)ionen til en jern(III)ion:
Fe2+ → Fe3+ + e−
Hæmoglobin med jern(III) kan ikke binde oxygen. Bliver en stor del af hæmoglobinet ødelagt på den måde, får kroppen for lidt oxygen.
Voksne har et enzym, der hurtigt reducerer jern(III) tilbage til jern(II). Spædbørn har meget lidt af det enzym. De kan få oxygenmangel og blive blålige i huden, hvis deres modermælkserstatning er blandet med vand, der indeholder meget nitrat. Det er grunden til grænsen på 50 mg/L.
Nitrit og aminer
I den sure mavesaft kan nitrit reagere med aminer fra maden. Aminer kender du fra afsnit B4.6. Der dannes stoffer, som kaldes nitrosaminer, og flere af dem kan give kræft.
Danske forskere har fundet tegn på, at risikoen for kræft i tarmen stiger, allerede når drikkevandet indeholder langt mindre nitrat end 50 mg/L. Derfor diskuteres det, om grænsen bør sættes ned.
Det meste af den nitrat, vi får, kommer i øvrigt ikke fra vandet, men fra grøntsager som salat, spinat og rødbeder. Grøntsager indeholder samtidig C-vitamin, som hæmmer dannelsen af nitrosaminer.
Nitrat i fjorden
I naturen er nitrat et problem af en helt anden grund. Nitrat er næring for planter, og det gælder også for algerne i vandet.
- Åerne fører nitrat fra markerne ud i fjorden.
- Med meget næring og sommerens lys og varme vokser algerne voldsomt. Vandet bliver grønt og uklart.
- Algerne lever kort. Når de dør, synker de ned på bunden.
- På bunden nedbryder bakterier de døde alger. Det er en forbrænding, som bruger oxygen:
CH2O(s) + O2(aq) → CO2(aq) + H2O(l)
Er der mange døde alger, bruger bakterierne oxygenet hurtigere, end der kommer nyt ned fra overfladen. Det kaldes iltsvind. Man taler om iltsvind, når der er under 4 mg oxygen i en liter vand, og om kraftigt iltsvind, når der er under 2 mg.
Fisk kan svømme væk. Muslinger, orme og andre bunddyr kan ikke, og de dør.
Når oxygenet er væk, skifter bakterierne til andre oxidationsmidler. Først bruger de nitrat, som i denitrifikationen i T3.2. Derefter bruger de sulfat, og så dannes den giftige gas dihydrogensulfid, H2S, som lugter af rådne æg.
Nitrit er et advarselstegn
Nitrit bliver hurtigt oxideret til nitrat, så normalt er der næsten ingen nitrit i vand. Finder man alligevel nitrit i en vandprøve, er der noget galt:
- Vandet kan være forurenet for nylig, fx med spildevand eller gylle, så bakterierne ikke er nået til andet trin i nitrifikationen.
- Der kan mangle oxygen, så nitrifikationen er gået i stå.
Det samme sker i et nyt akvarium. De bakterier, der oxiderer nitrit til nitrat, er ikke kommet endnu, og nitrit fra fiskenes affald hober sig op. Nitrit er giftigt for fisk, så man måler vandet, før fiskene bliver sat i.