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Nitrato y nitrito
¿Qué son los nitratos y los nitritos?
El nitrato y el nitrito son compuestos que contienen nitrógeno y oxígeno. Las moléculas de nitrato y nitrito contienen un átomo de nitrógeno. Los nitritos tienen dos átomos de oxígeno, mientras que los nitratos tienen tres átomos de oxígeno.
Nitrato
El nitrato representa un estado de mayor oxidación del nitrógeno. Las bacterias autótrofas convierten el amoníaco en nitrito y luego en nitrato en condiciones aeróbicas; los rayos convierten grandes cantidades de nitrógeno atmosférico (N2) directamente en nitrato. La reducción bacteriana del nitrato también puede producir nitrito en condiciones anaeróbicas.
Nitrito
El nitrógeno de nitrito se presenta como una etapa intermedia en la descomposición biológica del amoníaco/amonio. Las bacterias autótrofas convierten el amoníaco en nitratos en condiciones óxicas (aeróbicas).
Nitrificación y desnitrificación
Este proceso ocurre de forma natural en lagos, ríos y otros medios acuosos y naturales. Estos procesos biológicos se suelen aplicar en el tratamiento de aguas residuales o en la biofiltración para la eliminación de nitrógeno. La nitrificación puede aparecer de manera no deseada en sistemas de distribución de agua potable y debe monitorizarse de cerca.
La nitrificación es el proceso de oxidación biológica de dos pasos para convertir el amoníaco en nitrito, y, por último, en nitrato. La desnitrificación es un proceso microbiano en el que el nitrato se reduce de manera anóxica para producir nitrógeno molecular como último paso.
Durante estos procesos, las bacterias autótrofas, como las nitrosomonas, o las heterótrofas, como las nitrobacterias, utilizan las diferentes condiciones de las zonas óxicas (aeróbicas) y anóxicas del tratamiento de aguas residuales para convertir el amoníaco, el nitrito y el nitrato en gas nitrógeno. El control del oxígeno es fundamental para la nitrificación, además de otros factores importantes, como la alcalinidad. Durante este proceso, el oxígeno disuelto (OD) se debe monitorizar y controlar. Para que la desnitrificación sea eficaz, es necesario que no haya OD y que haya una cantidad adecuada de carbono fácilmente degradable.
¿Por qué medir el nitrato y el nitrito?
Como parte integral del ciclo del nitrógeno en el medio, el nitrito y el nitrato son nutrientes y una fuente vital de nitrógeno para las plantas y los organismos complejos que los consumen. El ion de nitrato, compuesto de oxígeno y nitrógeno, se encuentra de manera natural en el suelo. Como los nitritos se oxidan fácilmente en nitratos, no se suelen encontrar en las aguas superficiales.
Cuando se monitorizan las concentraciones y se mantienen de la forma adecuada, el nitrito y el nitrato juegan un papel importante en muchos programas de monitorización de la calidad del agua municipal e industrial:
- Los nitritos se suelen usar como inhibidores de corrosión en el agua de procesos industriales y en las torres de refrigeración.
- En la industria alimentaria se utilizan compuestos de nitrito como conservantes.
- Muchos fertilizantes comerciales granulares contienen nitrógeno en forma de nitratos.
Las concentraciones excesivas de nitrito y nitrato pueden afectar negativamente a los procesos de tratamiento del agua y suponer un riesgo para la salud:
- Los altos niveles de nitrato en el agua pueden indicar desechos biológicos en las etapas finales de estabilización o escorrentía en campos muy fertilizados.
- Los efluentes ricos en nitratos que se vierten en las aguas receptoras pueden degradar la calidad del agua al fomentar el crecimiento excesivo de algas.
- Beber agua con cantidades excesivas de nitratos (MCL = 10 mg/L) puede causar metahemoglobinemia infantil (síndrome del bebé azul), mientras que las concentraciones de nitrito rara vez superan los 0,1 mg/L.
Las concentraciones de nitrito y nitrato pueden afectar negativamente a los procesos de tratamiento de aguas residuales y suponer un riesgo para la salud:
- Los nitratos provocan la degradación de los sistemas que mantienen la eliminación biológica del fósforo al enturbiar las condiciones de las zonas anaeróbicas.
- La eficacia del sistema de desinfección con cloro se reduce por la presencia de nitrito.
- El contenido total de nitrógeno inorgánico (TIN) en los efluentes de aguas residuales contribuye a la degradación de la calidad del agua.
Encuentre en Hach® el equipo de análisis, los recursos, la formación y el software que necesita para monitorizar y gestionar correctamente los niveles de nitrito y nitrato en su aplicación de procesos específica.
Productos destacados para medir el nitrato y el nitrito
Sensores UV de nitrato y nitrito de la serie NT3
Los sensores UV de nitrato y nitrito NT3100sc y NT3200sc de Hach proporcionan una alta precisión, un mantenimiento sencillo y la capacidad de analizar ambos parametros (nitratos y nitritos)
Más informaciónLa sonda digital N-ISE sc selectiva de iones de Hach está diseñada para determinar la concentración de nitrato directamente en el medio.
Más informaciónAnalizadores de nitrato de la serie EZ
Los analizadores en continuo de la serie EZ ofrecen múltiples opciones para monitorizar el contenido de nitrato en el agua.
Más informaciónAnalizadores de nitrito de la serie EZ
Los analizadores en continuo de la serie EZ ofrecen múltiples opciones para monitorizar el contenido de nitrito en el agua.
Más informaciónLos espectrofotómetros de sobremesa DR3900 y DR6000 proporcionan mediciones fiables y exactas en todo momento.
Más informaciónSi busca un dispositivo de análisis de un solo parámetro, como el DR300, o un instrumento más sofisticado y sencillo, como el DR900, que puede medir una gran cantidad de parámetros con hasta 90 métodos, contamos con la solución que necesita.
Más informaciónMedidor de iones de nitrato (NO₃⁻) para laboratorio HQ440D con electrodo de ion selectivo ISENO3181
El multímetro de laboratorio Hach HQ440D es un medidor de laboratorio avanzado que elimina las conjeturas en las mediciones.
Más informaciónMedidores portátiles de la serie HQ
La serie HQ está destinada a profesionales de la calidad del agua que deseen realizar análisis electroquímicos en entornos de campo y de laboratorio.
Más informaciónProductos químicos, reactivos y estándares
Hach se dedica a ofrecer reactivos de alta calidad para los análisis de agua rutinarios y más exigentes.
Más información
¿Qué procesos requieren la monitorización del nitrato/nitrito?
Tratamiento de aguas residuales
En los sistemas de aguas residuales en los que las formas específicas de nitrógeno están limitadas por permisos o en los sistemas que requieren su monitorización, se deben entender las concentraciones de nitrito y nitrato en el sistema.
En los sistemas que requieren la monitorización del nitrógeno total (TN), el nitrógeno inorgánico total (TIN) o el NOx del efluente, se deben tomar muestras de nitrito (NO 2 -) y nitrato (NO 3 -) en puntos importantes de la planta.
La eficacia y la estabilidad de la nitrificación y la desnitrificación dependen de muchos factores: pH adecuado, alcalinidad, oxígeno disuelto (OD), temperatura, carbono disponible, tiempo de retención de sólidos (SRT), las tasas internas de reciclaje de licor mezcla (IMLR) y las condiciones anóxicas, entre otros factores, para cada sistema biológico.
El nitrógeno entra en las plantas de aguas residuales como amoníaco (NH 3) o amonio (NH 4 +) y se elimina mediante procesos de tratamiento biológico. Los niveles habituales de nitrógeno amoniacal en las aguas residuales municipales brutas oscilan entre los 30 mg/L y 50 mg/L de NH 3 -N. Los niveles de nitrato indican la etapa de conversión de las formas de amoníaco y nitrógeno orgánico en nitrato mediante los pasos de tratamiento biológico aeróbico durante la nitrificación.
La nitrificación convierte el amoníaco/amonio en nitrato en una condición óxica con una población estable de bacterias nitrificantes y niveles adecuados de oxígeno (OD), alcalinidad, pH, temperatura y tiempo de retención de sólidos (SRT).
La desnitrificación convierte el nitrato, en última instancia, en gas nitrógeno (N 2), donde se elimina del sistema en una condición anóxica con carbono adecuado y fácilmente biodegradable, y niveles adecuados de tiempo de detención, temperatura y ausencia de oxígeno libre (OD). Si el sistema tiene un reciclaje interno (IR o IMLR) como ayuda para la desnitrificación, se deben monitorizar las tasas de reciclaje adecuadas.
La monitorización de nitrato de la zona anóxica es importante para comprender la eficacia de la desnitrificación. En sistemas con zona de oscilación, la capacidad puede ser un indicador para facilitar el cumplimiento de los requisitos de la zona de oscilación anóxica u óxica.
En los sistemas que realizan la eliminación biológica de fósforo (BPR), los nitratos deben monitorizarse en un caudal de fango activado de retorno (RAS) que entra en la zona anaeróbica. Los nitratos que entran en esta zona reducen o detienen las funciones clave de la eliminación biológica de fósforo en esta etapa.
En el licor mezcla (ML) del fango activado, es importante comprender la monitorización de nitritos y nitratos al final del sistema biológico antes de pasar a la decantación secundaria. Un tiempo de retención de sólidos (SRT) inadecuado puede provocar una detención excesiva de sólidos en la sedimentación secundaria y, si las concentraciones de nitrito/nitrato son altas, pueden aparecer fango flotante, la desnitrificación del manto del clarificador y un alto contenido de sólidos en el efluente.
Ciertas bacterias anaerobias especializadas pueden eliminar el nitrógeno directamente. Estos tipos de bacterias no emplean vías de nitrificación/desnitrificación estandarizadas para eliminar el nitrógeno. Este tipo de eliminación de nitrógeno se realiza normalmente en sistemas de corriente lateral donde los niveles de nitrito y nitrato son mediciones clave en varias etapas del proceso. La desnitrificación incompleta puede conducir a un aumento de los costes de desinfección de cloro debido a la demanda de nitrito.
La monitorización de nitritos y nitratos en el efluente puede ser necesaria como límite numérico o parámetro de monitorización, ya sea como contaminantes individuales o como parte de un requisito de nitrógeno total (TN) o nitrógeno inorgánico total (TIN).
Aguas superficiales, aguas mezcladas y aguas subterráneas
El nitrato es un contaminante regulado que se suele encontrar en zonas agrícolas debido al uso de fertilizantes. Es importante controlar los niveles de nitrato en aguas de fuentes potencialmente contaminadas porque el tratamiento es difícil y puede requerir la filtración por ósmosis inversa (RO). Del mismo modo, es importante monitorizar el nitrito porque también puede estar presente en las aguas de captación y porque, durante el tratamiento, el nitrito se oxida para producir nitrato.
Las aguas subterráneas, especialmente bajo la influencia directa de las aguas superficiales (GWUDI), pueden contener compuestos como el nitrato que, si bien no son necesariamente perjudiciales para la salud humana a niveles inferiores al MCL (10 mg/L), pueden generar problemas de tratamiento en algunos sistemas (especialmente en aquellos en los que se usa cloro por primera vez).
Tratamiento de agua potable
Es importante controlar el nitrito del agua de captación, ya que puede estar presente y oxidarse durante el tratamiento para producir nitrato. La medición tanto del nitrito como del nitrato en el agua corriente cloraminada es crucial para la aparición de nitrificación o su presencia continuada para tomar las medidas de mitigación oportunas. Los cambios en las concentraciones de nitrito en los sistemas de distribución de agua potable cloraminados pueden ser un indicio temprano de nitrificación. Es crucial vigilar el nitrito y el nitrato, y mantener sus concentraciones en niveles regulados para proteger la salud pública.
¿Cómo se monitorizan y gestionan los niveles de nitrato/nitrito?
Método de sulfato ferroso (nitrito)
Este método se utiliza principalmente para aguas residuales. En un medio ácido, el sulfato ferroso reduce el nitrógeno en nitrito (NO 2 -) para formar óxido nitroso (NO). Los iones ferrosos se combinan con el óxido nitroso para formar un complejo de color marrón, cuya intensidad de color va en proporción directa con el nitrito presente en la muestra de agua. El desarrollo del color sigue la ley de Beer.
De sobremesa:
Standard Methods para el análisis de agua y de aguas residuales, método de nitrato 4500—NO2‑B
En esta prueba de nitrito de rango bajo, los iones de nitrito reaccionan con el ácido sulfanílico para producir sal de diazonio intermedia. La sal reacciona con el ácido cronotrópico para producir un complejo de color naranja-rojo directamente proporcional a la cantidad de nitrito presente. Una medición de la intensidad del color proporciona una determinación exacta de la concentración de nitrito en la muestra de agua. Este método se puede utilizar para aguas residuales, agua marina, agua potable, aguas superficiales y agua de proceso.
De sobremesa:
Cubeta test de nitrito LCK342 de 0,6 - 6,0 mg/L NO₂-N, 25 tests
Cubeta test de nitrito LCK343 de 2 - 90 mg/L NO₂-N, 25 tests
Portátil:
En continuo:
Método de valoración de ácido de cerio (nitrito)
Se añaden una solución indicadora de ferroína y ácido a la muestra. La muestra se valora con un ion de cerio tetravalente, que es un fuerte oxidante. Una vez que el cerio oxida el nitrito, el indicador se oxida y provoca que el color cambie de naranja a azul pálido. La cantidad de reactivo titrante utilizada cambia en relación con la concentración de nitrito sódico en la muestra. Este método se utiliza para el agua de las torres de refrigeración.
De sobremesa/portátil:
Método de ácido cromotrópico (nitrato)
El nitrato de la muestra reacciona con el ácido cromotrópico en condiciones muy ácidas para producir un producto amarillo que se puede analizar con un espectrofotómetro o colorímetro. Este método se utiliza para las aguas residuales.
De sobremesa:
Método de reducción de cadmio (nitrato/nitrito)
En este método colorimétrico, utilizado para agua potable, aguas residuales y agua marina, el nitrato se reduce a nitrito con partículas de cadmio chapadas en cobre. Los reactivos de diazonio reaccionan entonces con el nitrito para producir un color rojo. La intensidad del color es proporcional a la cantidad original de nitrato y nitrito presente en la muestra.
De sobremesa:
Sobres de reactivo en polvo para la determinación de nitrato de 0,3 - 30 mg/L NO₃-N
Sobres de reactivo en polvo para la determinación de nitrato de 0,01 - 0,50 mg/L NH₃-N
Portátil:
Método de reducción de hidracina (nitrato/nitrito)
En este método colorimétrico, utilizado para agua potable, aguas residuales y agua marina, el nitrato se reduce a nitrito con sulfato de hidracina. Los reactivos de diazonio reaccionan entonces con el nitrito para producir un color rojo. La intensidad del color es proporcional a la cantidad original de nitrato y nitrito presente en la muestra.
En continuo:
Método de dimetilfenol (nitrato) ISO 7890-1-2-1986
Este método se utiliza para aguas residuales, agua potable, aguas superficiales y aguas de proceso. Los iones de nitrato en soluciones que contienen ácido sulfúrico y ácido fosfórico reaccionan con 2,6-dimetilfenol para formar 4-nitro-2,6-dimetilfenol, que entonces se puede medir (longitud de onda de 345 nm).
De sobremesa:
Cubeta test de nitrato LCK339 de 0,23 - 13,5 mg/L NO₃-N, 25 tests
Cubeta test de nitrato LCK340 de 5 - 35 mg/L NO₃-N, 25 tests
Método ISE directo (nitrato)
La membrana ISE absorbe los iones de nitrato de manera selectiva. Los iones de nitrato absorbidos causan un potencial (tensión) proporcional a la concentración de nitrato en la muestra. La membrana ISE es una membrana de solvente-polímero que constituye un intercambiador de iones de nitrato en una matriz plástica inerte de policloruro de vinilo (PVC). El electrodo de nitrato tiene un elemento interno de plata/cloruro de plata, lo que da como resultado un potencial de referencia fija cuando entra en contacto con la solución de llenado interna. Este método se utiliza para el agua potable y las aguas residuales.
De sobremesa/portátil:
Electrodo de ion selectivo (ISE) de nitrato (NO₃⁻) IntelliCAL ISENO3181, cable de 1 metro
En continuo:
Método de detección UV (nitrato)
La primera medición se realiza a 220 nm. El nitrato y la materia orgánica absorben la luz a 220 nm. La segunda medición se realiza a 275 nm. El nitrato no absorbe a 275 nm. La segunda medición se utiliza para corregir la absorbancia causada por la materia orgánica. Se añade ácido clorhídrico en el procedimiento del test para evitar las interferencias de los iones de hidróxido o carbonato. Este método no se recomienda para muestras que contengan altas concentraciones de materia orgánica, lo que interferiría con el test. Por lo tanto, este método se utiliza para analizar los suministros de agua natural y potable no contaminados que contienen bajas concentraciones de materia orgánica.
De sobremesa:
Espectrofotómetro DR6000 UV-VIS
En continuo:
Tiras de control para nitrito y nitrato
El rango de concentración de nitrato es de 0-50 mg/L en pasos de 0, 1, 2, 5, 10, 20, y 50; y el de nitrito es de 0-3 mg/L en pasos de 0, 0,15, 0,3, 1, 1,5, y 3.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se almacenan las sondas de estado sólido ISE de nitrato?
Todos los electrodos de estado sólido deben almacenarse secos y tapados. Todos los electrodos combinados de estado sólido tienen un electrolito interno limitado que no se puede sustituir. Debido a este método de almacenamiento, cualquier solución (incluso patrón) puede causar una pérdida acelerada y a menudo excesiva de electrolito. Esto puede reducir significativamente la vida útil del electrodo. Los síntomas de la pérdida excesiva de electrolito son una gran compensación que puede provocar un fallo de calibración y un tiempo de estabilización más largo. Durante la calibración, los patrones posteriores pueden tener un tiempo de estabilización más largo que los anteriores, lo que puede hacer que esos puntos se bloqueen antes de que la lectura sea estable. El bloqueo prematuro del patrón puede provocar problemas de pendiente y fallos en las calibraciones.
¿Cómo conservar las muestras para el análisis de nitrato/nitrito?
El método para el nitrato establece que, si se conservan, las muestras son ahora de nitrito + nitrato total. ¿Qué significa esto?
Se obtendrán los mejores resultados cuando se analicen las muestras lo antes posible tras su toma. Si el análisis inmediato no es posible, filtre y mantenga las muestras a 6 °C o menos durante un máximo de 48 horas. Para conservar las muestras durante un máximo de 28 días, ajuste el pH a 2 o menos con ácido sulfúrico concentrado (~ 2 mL por litro) y manténgalo a 6 °C o menos.
Al conservar las muestras mediante la acidificación con ácido sulfúrico, el nitrito de la muestra se convierte en nitrato. Debido a esta conversión, resulta imposible identificar el nitrito, incluso aunque la muestra se neutralice antes del análisis. Las muestras que requieran la identificación del nitrito no deben conservarse.
¿Es el nitrito una interferencia en el método de nitrato 10206 para LCK339 y LCK340?
Las concentraciones de nitrito de más de 2,0 mg/L interfieren (resultados muy sesgados) con las mediciones de nitrato al usar LCK339 y LCK340. Para remediarlo, añada 50 mg de ácido sulfámico (ácido amidosulfónico) a 5,0 mL de muestra, disuélvalo y espere 10 minutos. A continuación, analice la muestra preparada como se describe en el método.