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Nitrato e nitrito
O que são nitratos e nitritos?
Os nitratos e nitritos são compostos que contêm azoto e oxigénio. As moléculas de nitrato e nitrito contêm um átomo de azoto. Os nitritos têm dois átomos de oxigénio, enquanto os nitratos têm três átomos de oxigénio.
Nitrato
O nitrato representa um estado de azoto mais oxidado. As bactérias autotróficas convertem amoníaco em nitrito e, em seguida, em nitrato em condições aeróbias; os raios convertem diretamente grandes quantidades de azoto atmosférico (N2) em nitrato. A redução bacteriana do nitrato também pode produzir nitrito em condições anaeróbicas.
Nitrito
O nitrato de azoto ocorre como fase intermédia na decomposição biológica do amoníaco/amónio. Em condições óxicas (aeróbias), as bactérias autotróficas convertem o amoníaco em nitratos.
Nitrificação e desnitrificação
Este processo ocorre naturalmente em lagos, rios e outros ambientes aquosos e naturais. Estes processos biológicos são normalmente aplicados no tratamento de águas residuais ou na biofiltração para a remoção de azoto. A nitrificação pode ocorrer em sistemas de distribuição de água potável onde é indesejada, e deve ser monitorizada de perto.
A nitrificação é a oxidação biológica aeróbica de dois passos de amoníaco para nitrito e, finalmente, para nitrato. A desnitrificação é um processo microbiológico através do qual o nitrato é reduzido de forma anóxica para produzir, na fase final, azoto molecular.
Nestes processos, diferentes condições nas zonas óxicas (aeróbias) e anóxicas de tratamento de águas residuais são utilizadas por bactérias autotróficas, como as nitrosomonas, ou bactérias heterotróficas, como as nitrobactérias, para converter amoníaco, nitrito e nitrato em azoto. O controlo do oxigénio é essencial para a nitrificação, entre outros fatores importantes, como a alcalinidade. O oxigénio dissolvido (OD) deve ser monitorizado e controlado durante este processo. A desnitrificação eficaz depende da falta de OD e de uma quantidade adequada de carbono facilmente degradável.
Porquê efetuar medições de nitrato e nitrito?
Sendo parte integrante do ciclo do azoto no ambiente, o nitrito e o nitrato são nutrientes e uma fonte vital de azoto para as plantas e os organismos complexos que os consomem. Composto por oxigénio e azoto, o ião de nitrato ocorre naturalmente no solo. Uma vez que os nitritos oxidam prontamente em nitratos, a sua presença nas águas superficiais é rara.
Quando as concentrações são adequadamente monitorizadas e controladas, o nitrito e o nitrato desempenham um papel importante em muitos programas de monitorização da qualidade da água industrial e municipal:
- Os nitritos são frequentemente utilizados como inibidores de corrosão em água de processo industrial e torres de refrigeração.
- A indústria alimentar utiliza compostos nítricos como conservantes.
- Muitos adubos comerciais granulares contêm azoto sob a forma de nitratos.
Concentrações excessivas de nitrito e nitrato podem afetar negativamente os processos de tratamento de água e representar riscos para a saúde:
- Níveis elevados de nitrato na água podem indicar resíduos biológicos nas fases finais de estabilização ou escoamento de campos fortemente fertilizados.
- Os efluentes ricos em nitratos descarregados para as águas recetoras podem degradar a qualidade da água, fomentando o crescimento excessivo de algas.
- As águas potáveis que contenham quantidades excessivas de nitratos (MCL = 10 mg/L) podem causar meta-hemoglobinemia infantil (síndrome do bebé azul), ao passo que as concentrações de nitrito raramente excedem 0,1 mg/L.
As concentrações de nitrito e nitrato podem afetar negativamente os processos de tratamento de águas residuais e representar riscos para a saúde:
- Os nitratos provocam uma degradação nos sistemas que mantêm a remoção de fósforo biológico por meio da obstrução das condições da zona anaeróbica.
- A presença de nitrito reduz a eficácia do sistema de desinfeção por cloro.
- O teor de azoto inorgânico total (TIN) no efluente de águas residuais contribui para a degradação da qualidade da água recetora.
Na Hach®, encontre o equipamento de teste, os recursos, a formação e o software de que necessita para monitorizar e gerir com sucesso os níveis de nitrito e nitrato na sua aplicação de processo específica.
Produtos em destaque para a medição de nitratos e nitritos
Sensores UV de nitrato e nitrito da série NT3
Os sensores UV NT3100sc de nitrato e NT3200sc de nitrato e nitrito da Hach fornecem alta precisão, manutenção simples e capacidade dual de parâmetros.
Saiba maisA sonda digital seletiva de iões N-ISE sc da Hach foi concebida para determinar a concentração de nitrato diretamente no meio.
Saiba maisAnalisadores de nitrato da série EZ
Os analisadores online da série EZ oferecem várias opções para monitorizar o nitrato na água.
Saiba maisAnalisadores de nitrito da série EZ
Os analisadores online da série EZ oferecem várias opções para monitorizar o nitrito na água.
Saiba maisOs espectrofotómetros de bancada DR3900 e DR6000 proporcionam medições fiáveis e precisas de forma consistente.
Saiba maisQuer esteja à procura de um dispositivo de teste de parâmetro único, como o DR300, ou de um equipamento sofisticado e sem complicações que possa medir até 90 métodos, como o DR900, temos uma solução.
Saiba maisO multímetro de laboratório HQ440D da Hach é um medidor de laboratório avançado que assegura medições sem conjeturas.
Saiba maisMedidores portáteis da série HQ
A série HQ destina-se a profissionais de qualidade da água que pretendam realizar análises eletroquímicas em ambientes de campo e de laboratório.
Saiba maisHach is dedicated to providing high-quality reagents for routine and challenging water analysis.
Saiba mais
Que processos requerem a monitorização de nitrato/nitrito?
Tratamento de águas residuais
Em sistemas de águas residuais onde formas específicas de azoto são limitadas por licenças ou em sistemas que exigem monitorização, torna-se necessário compreender as concentrações de nitrito e de nitrato no sistema.
Os sistemas necessários para monitorizar o azoto total (TN), o azoto inorgânico total (TIN) ou o NOx de efluentes devem recolher amostras de nitrito (NO 2 -) e nitrato (NO 3 -) em locais importantes da estação.
A eficiência e a estabilidade da nitrificação e da desnitrificação dependem de vários fatores: PH adequado, alcalinidade, oxigénio dissolvido (OD), temperatura, carbono disponível, tempo de retenção de sólidos (TRS), taxas de reciclagem interna de licor misto (RILM) e condições anóxicas, entre outros fatores, para cada sistema biológico respetivo.
O azoto entra nas estações de águas residuais na forma de amoníaco (NH 3) ou amónio (NH 4 +) e é removido por meio de processos de tratamento biológico. Os níveis normais de azoto amoniacal em afluentes residuais municipais não tratados variam entre 30 mg/L e 50 mg/L de NH3-N. Os níveis de nitrato indicam a fase de conversão das formas de amoníaco e azoto orgânico em nitrato através das etapas de tratamento biológico aeróbio durante a nitrificação.
A nitrificação converte o amoníaco/amónio em nitrato numa condição óxica com uma população estável de bactérias nitrificantes, oxigénio adequado (OD), alcalinidade, pH, temperatura e tempo de retenção de sólidos (TRS).
Na fase final, a desnitrificação converte o nitrato em azoto gasoso (N 2), sendo removido do sistema numa condição anóxica com carbono prontamente biodegradável adequado, tempo de retenção adequado, temperatura e espaço sem oxigénio livre (OD). Se o sistema tiver reciclagem interna (RI ou RILM) para ajudar à desnitrificação, devem ser monitorizadas as taxas de reciclagem adequadas.
A monitorização de nitrato na zona anóxica é importante para compreender a eficácia da desnitrificação. Em sistemas com zona de oscilação, a capacidade pode ser um indicador para facilitar os requisitos da zona de oscilação anóxica ou óxica.
Em sistemas que realizam a remoção biológica de fósforo (BPR), os nitratos devem ser monitorizados num fluxo de lama ativada de retorno (RAS) que entra na zona anaeróbica. Os nitratos que entram nesta zona reduzem ou interrompem as principais funções da remoção biológica de fósforo nesta fase.
Na mistura da lama (ML) ativada, é importante compreender a monitorização de nitrito e nitrato no final do sistema biológico antes da entrada na clarificação secundária. Um tempo de retenção de sólidos (TRS) inadequado pode conduzir a uma detenção excessiva de sólidos no assentamento secundário e, se as concentrações de nitrito/nitrato forem elevadas, pode resultar em lama flutuante, desnitrificação da camada do clarificador e elevada quantidade de sólidos de efluentes.
Determinadas bactérias anaeróbicas especializadas podem utilizar atalhos para a remoção de azoto. Estes tipos de bactérias não utilizam caminhos de nitrificação/desnitrificação padrão para a remoção de azoto. Este tipo de remoção de azoto é normalmente realizado em sistemas de fluxo secundário, onde os níveis de nitrito e nitrato são medições-chave em várias fases do processo. A desnitrificação incompleta pode conduzir a um aumento dos custos de desinfeção por cloro devido à necessidade de nitrito.
A monitorização de nitrato e nitrito em efluentes pode ser necessária como limite numérico ou parâmetro de monitorização, quer como poluentes individuais quer como parte de um requisito de azoto total (TN) ou de azoto inorgânico total (TIN).
Água superficial, água misturada e água subterrânea
O nitrato é um contaminante regulado frequentemente presente em áreas agrícolas devido à utilização de adubos. É importante monitorizar os níveis de nitrato em águas de nascente potencialmente contaminadas, uma vez que o tratamento é difícil e pode exigir filtração por osmose inversa (RO). É igualmente importante monitorizar a presença de nitrito, uma vez que também pode estar presente nas águas de nascente e porque, durante o tratamento, o nitrito é oxidado para produzir nitrato.
As águas subterrâneas, especialmente sob a influência direta das águas superficiais (GWUDI), podem conter compostos como nitratos que, embora não sejam necessariamente prejudiciais para a saúde humana a níveis inferiores a MCL (10 mg/L), podem representar desafios de tratamento para alguns sistemas (especialmente para os que utilizam cloro pela primeira vez).
Tratamento de água potável
É importante monitorizar o nitrito na água de nascente, uma vez que pode estar presente e será oxidado durante o tratamento para produzir nitrato. A medição de nitrito e nitrato em água canalizada cloraminada é crucial para detetar o início e o curso da nitrificação a fim de tomar medidas de atenuação atempadas. As alterações nas concentrações de nitrito nos sistemas de distribuição de água potável cloraminada podem ser um indicador precoce da nitrificação. É crucial monitorizar o nitrito e o nitrato e manter as suas concentrações aos níveis regulamentados para proteger a saúde pública.
Como são monitorizados e geridos os níveis de nitrato/nitrito?
Método de sulfato ferroso (nitrito)
Este método é predominantemente utilizado em águas residuais. Num meio ácido, o sulfato ferroso reduz o azoto em nitrito (NO2-) para formar óxido nitroso (NO). Os iões ferrosos combinam-se com o óxido nitroso para formar uma tez de cor castanha, cuja intensidade de cor é diretamente proporcional ao nitrito presente na amostra de água. A coloração segue a lei de Beer.
De bancada:
Métodos padrão para o exame de águas e águas residuais, método 4500—NO2-B para nitrato
Neste teste de nitrito de baixo nível, os iões de nitrito reagem com ácido sulfanílico para formar um sal de diazónio intermédio. O sal reage com o ácido cronotrópico para produzir um complexo laranja avermelhado diretamente proporcional à quantidade de nitrito presente. Uma medição da intensidade da cor fornece uma determinação precisa da concentração de nitrito na amostra de água. Este método pode ser utilizado para águas residuais, água do mar, água potável, água superficial e água de processo.
De bancada:
LCK342 Teste em cuvete de nitrito 0,6 - 6,0 mg/L NO₂-N, 25 testes
LCK343 Teste em cuvete de nitrito 2 - 90 mg/L NO₂-N, 25 testes
Portátil:
Online:
Método de titulação de ácido cérico (nitrito)
O indicador de ferroína e o ácido são adicionados à amostra. A amostra é titulada com ião cério tetravalente, que é um forte oxidante. Depois de o cério oxidar o nitrito, o indicador é oxidado e provoca uma mudança de cor de laranja para azul pálido. A quantidade de titulante utilizada varia consoante a concentração de nitrito de sódio na amostra. Este método é utilizado para as águas das torres de refrigeração.
De bancada/portáteis:
Método de ácido cromotrópico (nitrato)
O nitrato na amostra reage com o ácido cromotrópico em condições fortemente ácidas para produzir um produto amarelo que pode ser analisado com um espectrofotómetro ou colorímetro. Este método é utilizado para águas residuais.
De bancada:
Método de redução de cádmio (nitrato/nitrito)
Neste método colorimétrico, utilizado para água potável, águas residuais e água do mar, o nitrato é reduzido a nitrito com partículas de cádmio banhadas a cobre. Os reagentes do diazónio reagem então com o nitrito para produzir uma cor vermelha. A intensidade da cor é proporcional à quantidade original de nitrato e nitrito presentes na amostra.
De bancada:
Saquetas de reagente em pó para nitrato, 0,3-30 mg/L NO 3-N
Conjunto de reagentes para nitrato, saquetas de pó, 0,01-0,50 mg/L NO₃-N
Portátil:
Método de redução de hidrazina (nitrato/nitrito)
Neste método colorimétrico, utilizado para água potável, águas residuais e água do mar, o nitrato é reduzido a nitrito com sulfato de hidrazina. Os reagentes do diazónio reagem então com o nitrito para produzir uma cor vermelha. A intensidade da cor é proporcional à quantidade original de nitrato e nitrito presentes na amostra.
Online:
Método de dimetilfenol (nitrato) ISO 7890-1-2-1986
Este método é utilizado para águas residuais, água potável, água superficial e água de processo. Os iões de nitrato na solução com ácido sulfúrico e ácido fosfórico reagem com 2,6-dimetilfenol para formar 4-nitro-2,6-dimetilfenol, que pode então ser medido (comprimento de onda de 345 nm).
De bancada:
LCK339 Teste em cuvete de nitrato 0,23 - 13,5 mg/L NO₃-N, 25 testes
LCK340 Teste em cuvete de nitrato 5 - 35 mg/L NO₃-N, 25 testes
Método ISE direto (nitrato)
Os iões de nitrato são seletivamente absorvidos pela membrana ISE. Os iões de nitrato absorvidos causam um potencial (tensão) proporcional à concentração de nitrato na amostra. A membrana ISE é uma membrana de polímero solvente que é um permutador de iões de nitrato numa matriz de plástico de policloreto de vinilo (PVC) inerte. O elétrodo de nitrato tem um elemento interno de prata/cloreto de prata, o que resulta num potencial de referência fixa quando toca na solução de enchimento interna. Este método é utilizado para água potável e águas residuais.
De bancada/portáteis:
Elétrodo seletivo de iões (ISE) de nitrato (NO₃⁻) IntelliCAL® ISENO3181, cabo de 1 m
Online:
Método de análise UV (nitrato)
A primeira medição é efetuada a 220 nm. O nitrato e a matéria orgânica absorvem luz a 220 nm. A segunda medição é efetuada a 275 nm. O nitrato não absorve a 275 nm. A segunda medição é utilizada para corrigir a absorvância causada pela matéria orgânica. O ácido clorídrico é adicionado ao procedimento de teste para evitar interferências de iões de hidróxido ou carbonato. Este método não é recomendado para amostras que contenham concentrações elevadas de matéria orgânica, o que poderia interferir com o teste. Por conseguinte, este método é utilizado para analisar fontes de água potável e natural não contaminadas que contenham baixas concentrações de matéria orgânica.
De bancada:
Espectrofotómetro UV-VIS DR6000
Online:
Tiras de teste de nitrito e nitrato
O intervalo de concentração para o nitrato é de 0-50 mg/L em passos de 0, 1, 2, 5, 10, 20 e 50; e para o nitrito é de 0-3 mg/L em passos de 0, 0,15, 0,3, 1, 1,5 e 3.
Perguntas frequentes
Como armazena as sondas de estado sólido ISE de nitrato?
Todos os elétrodos de estado sólido devem ser armazenados secos e tapados. Todos os elétrodos combinados de estado sólido têm um eletrólito interno limitado e não substituível. Devido a este método de armazenamento, qualquer solução (mesmo padrão) pode causar uma perda acelerada e muitas vezes excessiva de eletrólito. Tal pode reduzir significativamente a vida útil do elétrodo. Os sintomas de perda excessiva de eletrólito são um grande desvio, o que pode conduzir a uma falha de calibração e a um maior tempo de estabilização. Durante a calibração, os padrões posteriores podem ter um tempo de estabilização mais longo do que os padrões anteriores, o que pode fazer com que esses pontos "bloqueiem" antes da estabilização da leitura. O bloqueio prematuro no padrão pode causar problemas de declive e falhas nas calibrações.
Como conservar as amostras para a análise de nitrato/nitrito?
O método para nitrato indica que, se conservadas, as amostras são agora nitrato + nitrito total. O que é que isto significa?
Analisar as amostras o mais rapidamente possível para obter os melhores resultados. Se a análise imediata não for possível, filtrar e conservar as amostras a uma temperatura igual ou inferior a 6° C durante um máximo de 48 horas. Para conservar as amostras durante um período máximo de 28 dias, ajuste o pH para 2 ou menos com ácido sulfúrico concentrado (~ 2 mL por litro) e manter a uma temperatura igual ou inferior a 6 °C.
Ao conservar as amostras acidificando-as com ácido sulfúrico, o nitrito na amostra é convertido em nitrato. Devido a esta conversão, torna-se impossível especificar o nitrito, mesmo que a amostra seja neutralizada antes da análise. As amostras que requerem especiação de nitrito não devem ser conservadas.
O nitrito é uma interferência no método 10206 para nitrato no LCK339 e LCK340?
As concentrações de nitrito superiores a 2,0 mg/L interferem (resultados de viés elevado) com as medições de nitrato utilizando o LCK339 e LCK340. Para resolver este problema, adicionar 50 mg de ácido sulfâmico (em ácido sulfónico) a 5,0 mL da amostra, dissolver e aguardar 10 minutos. Em seguida, analisar a amostra preparada conforme descrito no método.