Detección de la fuente de nutrientes – Nitratos en el agua

El nitrato es una molécula presente en la naturaleza que contiene 3 átomos de oxígeno que rodean a un átomo central de nitrógeno. El nitrato se forma de manera natural por la fijación bacteriana del nitrógeno, y por lo tanto se encuentra en suelos, efluentes y aguas superficiales. El nitrato también se produce artificialmente a escala comercial, utilizándose como conservante en carnes curadas, y como portador de otros nutrientes en fertilizantes gracias a su alta solubilidad y biodegradabilidad.

¿Por qué un exceso de nitrato es motivo de preocupación?

El uso excesivo de fertilizantes a base de nitrato, ya se natural o artificial, en el siglo pasado, ha generado una cantidad abundante de nitrato en las capas superiores del suelo, llegando a la capa freática por filtración. Las altas concentraciones de nitrato en agua potable pueden ser tóxicas (10mg/L o más de acuerdo con EPA, 2018), provocando una descompensación de oxígeno en la sangre debido a metahemoglobinemia.

Los altos niveles de nitrato en aguas superficiales también ocasionan una estimulación excesiva del crecimiento de algas. La floración de algas bloquea la luz solar y crea zonas anóxicas (con muy bajas concentraciones de oxígeno disuelto) que generan un ambiente inhabitable para la vida marina. La eutrofización puede tener impactos negativos considerables en las industrias marina y pesquera.

Sources of Nitrates

Servicios de análisis de nitratos de Beta Analytic

Beta Analytic, laboratorio acreditado por la norma ISO 17025, ofrece mediciones de concentración y registro isotópico de nitratos, las cuales pueden usarse para descifrar la(s) fuente(s), las alteraciones ambientales y el destino del nitrato en el ambiente.

Fuente

Una molécula de nitrato contiene, naturalmente, diferentes isótopos de oxígeno y nitrógeno, siendo los más comunes el oxígeno-16 y el nitrógeno-14, y los raros el oxígeno-18 y el nitrógeno-15. Dado que el nitrato se forma y se utiliza en forma natural o artificial, la masa de la molécula de nitrato varía. Estas diferencias se expresan como valores delta y son comparadas con estándares internacionalmente aceptados.

Por ejemplo:

Alteraciones

Una molécula de nitrato en la naturaleza probablemente será alterada por procesos como la desnitrificación, en el cual las bacterias utilizan NO3. Durante la desnitrificación, los microbios atacan principalmente a las moléculas de nitrato portadoras de nitrógeno-14 y oxígeno-16, dejando el nitrato residual enriquecido con los isótopos de oxígeno-18 y nitrógeno-15. La nitrificación tiene el efecto opuesto.

Impacto

La fuente, la disponibilidad de oxígeno, el pH y el uso del suelo inciden en los valores isotópicos del nitrato, y deberían ser considerados al analizar los datos isotópicos. Los isótopos de nitrato son una herramienta útil para entender de dónde proviene el nitrato y cuáles son los procesos por los que ha atravesado la molécula antes de llegar al vial de muestreo.

Beta Analytic realiza mediciones de isótopos de oxígeno y deuterio rápidas y acreditadas por la norma ISO 17025, utilizando un espectrómetro de masas de relaciones isotópicas (IRMS). Los resultados del análisis están listos en 14 días laborables.


Referencias:

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Hosono, T., Tokunaga, T., Kagabu, M., Nakata, H., Orishikida, T., Lin, I. T., & Shimada, J. (2013). The use of δ15N and δ18O tracers with an understanding of groundwater flow dynamics for evaluating the origins and attenuation mechanisms of nitrate pollution. Water research, 47(8), 2661-2675.

Isotope Tracers in Catchment Hydrology (1998), C. Kendall and J. J. McDonnell (Eds.). Elsevier Science B.V., Amsterdam. pp. 519-576.

Li, S. L., Liu, C. Q., Li, J., Xue, Z., Guan, J., Lang, Y., … & Li, L. (2013). Evaluation of nitrate source in surface water of southwestern China based on stable isotopes. Environmental earth sciences, 68(1), 219-228.

US EPA Fact Sheet – Preventing Eutrophication: Scientific Support for Dual Nutrient Criteria

US EPA National Primary Drinking Water Regulations