Azotany to substancje, które posiadają duże właściwości utleniające. Doskonale rozpuszczają się w wodzie. Jest to forma azotu nieorganicznego. Te związki występują głównie w wodach podziemnych. Procesy mineralizacji materii organicznej, występowanie rozpuszczalnych minerałów, utlenianie amoniaku i soli amonowych stanowią przyczynę obecności azotanów w wodzie. Na obszarach zagospodarowanych przez rolników zaobserwowano większe stężenie azotanów – wynika to z nadmiernego stosowania nawozów sztucznych.

Wpływ azotanów na zdrowie człowieka

Azotany mają wpływ na ludzkie zdrowie, dlatego cały czas stanowią obiekt zainteresowania, nieustannie prowadzone są badania. W połączeniu z innymi substancjami może prowadzić do chorób układu krwionośnego, a nawet nowotworów. Potwierdzono, że mają wpływ na występowanie sinicy u niemowląt, jeżeli pojawiają się w dużych stężeniach w wodzie. Zagrożenie nadmiarem azotanów występujących w wodzie jest wyższe na terenach wiejskich, niż w aglomeracjach miejskich.

Azotany mogą występować nie tylko w wodzie, ale też w pokarmach, z którymi ludzie mają styczność każdego dnia – mięso, warzywa. Azotany są przyswajane w organizmie, a następnie zamieniane na azotyny.

Azotyny mają silne działanie rakotwórcze. Osoby, które spożywają duże stężenia tej substancji są najbardziej narażone na raka przewodu pokarmowego. Ich nadmiar może skutkować niedotlenieniem krwi i narządów poprzez możliwe uszkodzenie hemoglobiny. Jeżeli w organizmie znajdzie się za dużo azotanów można mieć problemy z niedoborem witaminy A biorącej udział w tworzeniu struktur komórkowych. Azotyny prowadzą do problemów z: tarczycą, przyrostem masy ciała, a nawet problemami z odpowiednią ilością witamin.

Methemoglobinemia to choroba, którą powoduje nadmiar azotanów i azotynów w organizmie ludzkim. Najbardziej narażone są na nią niemowlęta, jednak odnotowywane są przypadki zachorowań u ludzi w każdym wieku. Choroba polega na występowaniu zmniejszonych ilości hemoglobiny, która jest zastępowana methemoglobiną.

Największy problem z występowaniem azotanów zaobserwowano u właścicieli studni głębinowych.

Dopuszczalne normy azotanów

Światowa Organizacja Zdrowia ustaliła dopuszczalne spożycie azotynów na 0,1 mg na kilogram masy ciała na dobę. Dopuszczalne dzienne spożycie azotanów na dobę wynosi 5 mg/ kg masy ciała.

Dozwolone stężenie azotanów w wodzie to 50 mg na litr wody, natomiast zawartość azotynów w wodzie nie powinna przekraczać 0,5 mg/l.

Usuwanie azotanów z wody

Obecność tego pierwiastka w wodzie jest uznawana za szczególnie niebezpieczną, ponieważ przyczynia się do zmniejszenia zasobów wody pitnej. Istnieje kilka metod usuwania azotanów z wody: metoda rozcieńczeń, metoda biologiczna, metoda wymiany jonowej oraz procesy membranowe. Azotany nie są podatne na eliminację w procesach strącania chemicznego i koagulacji.

  • Metoda rozcieńczeń
  • Metoda biologiczna
  • Procesy membranowe
  • Metoda wymiany jonów

Ten proces polega na mieszaniu wody zawierającej duże stężenie azotanów z czystą wodą.

Tutaj można wymienić dwa główne procesy – denitryfikację heterotroficzną oraz autotroficzną. Denitryfikacja to proces chemiczny, podczas którego dochodzi do eliminacji azotanów. W przypadku denitryfikacji heterotroficznej wykorzystywane są elektrony i protony pochodzące z organicznych związków węgla. W przypadku denitryfikacji autotroficznej wykorzystuje się je ze związków nieorganicznych.

Jednym z częściej wykorzystywanych procesów podczas usuwania azotanów z wody są procesy membranowe. Membrany osmotyczne zatrzymują większość zanieczyszczeń, w tym właśnie azotany, a przepuszczają wodę wolną od niekorzysnych dla ludzkiego zdrowia substancji. Główna zaletą tej metody jest brak wykorzystywania chemikaliów.

Metoda ta oparta jest na zastosowaniu silnie zasadowych anionitów w stosunku do azotanów. Do zalet wyboru właśnie tej metody należy fakt, że proces może być wyłączany na jakiś czas, a następnie bezproblemowo wznawiany. Urządzenie z żywicą można bez problemu zaprogramować, a obsługa jest prosta i intuicyjna. Taki proces zapobiega obecności zanieczyszczeń biologicznych w wodzie. Żywica oprócz azotanów jest w stanie usunąć na przykład siarczany.

Urządzenia do usuwania azotanów

Oprócz systemów odwróconej osmozy, które nie sprawdzą się we wszystkich przypadkach, na rynku dostępne są specjalistyczne urządzenia do usuwania azotanów oparte na działaniu żywicy jonowymiennej. Systemy tego typu składają się zazwyczaj z butli ze złożem, głowicy sterującej, dzięki której zaprojektujemy cykl. Złoże regenerowane jest dzięki soli tabletkowej.

Azotany w wodzie ze studni

W Polsce nieustannie przeprowadzane są badania na obecność azotanów w wodzie. Chodzi tutaj przede wszystkim o tereny rolnicze. Badany jest wpływ działalności rolniczej na jakość wody i wysokość stężenia azotanów. Na ilość azotanów w badanych studniach miało wpływ wiele czynników: dawka i jakość stosowanych nawozów, częstotliwość i czas ich użytkowania, opady atmosferyczne, przepuszczalność gleby, stan roślin.

Badania przeprowadzono na terenie całej Polski. Próbki wody z wybranych studni były pobierane przez trzy lata. Wyniki wykazały, że w około 20% monitorowanych miejsc dopuszczalny poziom był przekroczony. Najgorzej sytuacja wyglądała w centralnej Polsce, gdzie znajdują się największe hodowle bydła i trzody chlewnej.

Dyrektywa azotanowa

12 grudnia 1991 roku w życie weszła dyrektywa dotycząca ochrony wód przed zanieczyszczeniami azotanami pochodzącymi z sektora rolniczego. Dwoma głównymi celami stworzenia tego dokumentu było: zmniejszenie zanieczyszczenia wody spowodowanego przez azotany pochodzące ze źródeł rolniczych i zapobieganie dalszemu zanieczyszczaniu wód. W dyrektywie znajdują się zalecenia dotyczące azotanów w wodzie. Została podpisana przez państwa członkowskie Unii Europejskiej, które zdeklarowały się: monitorować stężenie azotanów w wodach otwartych i głębinowych, wyznaczyć strefy o szczególnej wrażliwości na działanie azotanów, stworzyć kodeks własnych praktyk rolniczych, sprecyzować częstotliwość i jakość zabiegów agrotechnicznych w wyznaczonych strefach. W załącznikach do wystosowanej dyrektywy są dodane dokumenty, takie jak: kryteria wyznaczania wód, zbiór zasad dobrej praktyki rolniczej, określenie referencyjnych metod pomiaru.