NO3 là gì? Tại sao cần khử NO3 trong nước thải, nước nuôi tôm

Nitrat là gì? NO3 là gì?

Nitrat là gì? NO3 là gì?

Nitrat, nitrat hoặc NO3 là một bazơ của axit nitric, bao gồm một nguyên tử nitơ trung tâm. Được bao quanh bởi ba nguyên tử oxy giống hệt nhau và sắp xếp trong cùng một mặt phẳng tam giác. Nó được tạo thành từ nhiều nguyên tử có công thức phân tử NO3-

Trong hóa học hữu cơ, NO3 là nhóm chức có công thức hóa học chung RONO2, với R là ký hiệu cho dư lượng hữu cơ. Trong hóa học vô cơ, hầu hết các muối nitrat vô cơ đều tan trong nước ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn.

Trong nước, NO3 là sản phẩm cuối cùng của phản ứng oxy hóa dưới tác dụng của vi khuẩn từ NH3 thành NO2 và cuối cùng thành NO3. Khối lượng phân tử của NO3 là 62,0049 g/mol, công thức hóa học của nitrat là NO3–. Nitơ và Nitrat hoàn toàn khác nhau về bản chất và tính chất, vì vậy đừng nhầm lẫn!

Nguồn gốc hình thành NO3 là gì?

Nguồn gốc hình thành NO3 là gì?

Sự hình thành NO3 là một trong những giai đoạn không thể thiếu của chu trình nitơ trong tự nhiên. Theo đó, Nitrat được tạo ra một cách tự nhiên từ nitơ trong đất. Thực phẩm và đồ uống hàng ngày của chúng ta cũng chứa lượng nitrat tự nhiên.

Thông thường, một lượng NO3 rất nhỏ sẽ không ảnh hưởng tới sức khỏe người dùng. Nhưng nếu nồng độ của chúng trong nước quá cao hoặc chuyển hóa thành nitrit sẽ gây hại cho sức khỏe.

Thực vật hấp thụ NO3 từ đất để lấy chất dinh dưỡng, tạo thành một lượng cặn nhỏ còn sót lại trong lá và quả. Khi vi sinh vật chuyển hóa phân bón và phân hủy xác động vật, thực vật, chúng cũng tạo thành nitrat.

Quá trình nitrat hóa chuyển đổi amoni thành nitrat thông qua vi khuẩn sống trong đất, nhóm chính là vi khuẩn nitrat hóa Pseudomonas. Chúng sẽ chuyển đổi amoni thành nitrit, sau đó nitrit thành nitrat thông qua các phản ứng trao đổi ion.

NH4+ + 1,5O2 → 2H+ + 2H2O + NO2-

NO2- + 0,5O2 → NO3-

NH4+ + 1,83O2 + 1,98HCO3- → 0,021C5H7O2N + 0,98NO3- + 1,041H2O + 1,88H2CO3-

NH4+ + 1,9O2 + 2HCO3 → 1,9CO2 + 2,9H2O + 0,1CH2

Tác hại của NO3 là gì?

Tác hại của NO3 là gì?

Mặc dù nguồn gốc hình thành NO3 là từ quá trình sản xuất của đất. Nhưng trên thực tế, NO3 được đánh giá và kiểm nghiệm là chất gây hại cho môi trường con người.

Đối với con người

Tuyệt đối không cho trẻ uống nước hoặc ăn thực phẩm có hàm lượng nitrat trên 10 mg/l. Nó có thể gây bệnh da xanh ở trẻ em nếu vượt quá mức cho phép. Khi nitrat được hấp thụ vào máu, huyết sắc tố mang oxy trong máu sẽ được chuyển thành methemoglobin.

Điều này dẫn đến thiếu hoặc giảm chức năng vận chuyển oxy, khiến tế bào không có đủ oxy để hoạt động. Methemoglobin trong cơ thể trẻ không thể chuyển hóa trở lại thành hemoglobin nên có thể dẫn đến tình trạng thiếu oxy và tử vong.

Một người trưởng thành khỏe mạnh có thể dung nạp lượng nitrat tương đối lớn mà không ảnh hưởng đến sức khỏe của họ. Một phần được bài tiết qua nước tiểu, một phần cơ thể sẽ tái hấp thu, gây ra một số bệnh do hình thành nitrosamine.

Đối với hệ thống sinh học

Trong nuôi trồng thủy sản: nếu nồng độ nitrat quá cao sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của sinh vật. Khi hàm lượng chất trong nước quá cao, tôm sẽ bị rụng râu, tổn thương gan, tuyến tụy… Điều này dẫn đến khả năng hấp thụ năng lượng và trao đổi chất của tôm giảm.

Ngoài ra, chất này còn gây thiếu oxy trong quá trình trao đổi khí trong nước của cá. Nếu ngộ độc nitrat xảy ra, chúng sẽ có dấu hiệu chán ăn, xanh xao, bơi chậm, mất thăng bằng, co giật và thậm chí tử vong.

Đối với hệ thực vật

NO3 có trong nước mưa hoặc một lượng nhỏ trong nước tưới hàng ngày có thể gây hại cho cây trồng. Trong khi thực vật không có đủ thời gian để hấp thụ hết nitrat thì nước mưa hoặc nước tưới khiến nó thấm vào đất, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước ngầm. Khi trời mưa, nitrat dư thừa thấm vào đất, có thể gây ô nhiễm nguồn nước.

Tiêu chuẩn cho phép hàm lượng NO3 an toàn nhất

Tiêu chuẩn cho phép hàm lượng NO3 an toàn nhất

Để xác định nồng độ NO3 cao hay thấp, chúng ta có cách khá đơn giản và tiện lợi đó là sử dụng bộ test Sera NO3. Đây là xét nghiệm huyết thanh có thể xác định nồng độ nitrat trong nhiều môi trường nước khác nhau một cách nhanh chóng, chính xác và nhất quán. Thay vào đó, bạn phải mang mẫu đến trung tâm kiểm nghiệm để kiểm nghiệm, việc này sẽ tốn thời gian và công sức. Theo QCVN 01:2009/BYT về quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước uống:

Nitrat hay NO3 là chất điện giải quan trọng và cần thiết giúp cây thủy sinh phát triển. NO3 cũng xuất hiện trong môi trường nuôi cá nước ngọt và có thể ảnh hưởng đến sức khỏe cá nếu nồng độ quá cao. Vi khuẩn Nitrobacter còn tham gia vào quá trình chuyển hóa NO2 và NO3.

NO2 hay nitrit, là một chất độc hại có thể gây tử vong cho động vật sống trong bể cá nếu nồng độ quá cao. Nitrit được sản xuất bằng cách chuyển đổi No2 thành nitrat (NO3) và H+ từ vi khuẩn Nitrobacter. Vi khuẩn Nitrobacter cần một lượng O2 đủ lớn để hoàn tất quá trình lên men.

Tại sao con người cần loại bỏ NO3 trong nước thải, nước ao nuôi tôm?

Tại sao con người cần loại bỏ NO3 trong nước thải, nước ao nuôi tôm?

Để xử lý nitrat trong nước thải, người ta sử dụng một số phương pháp như: khử nitrat bằng vi sinh vật, trao đổi ion, điện phân, thẩm thấu ngược, sắt không hóa trị và magie không hóa trị. Trong số các phương pháp này, xử lý sinh học hiệu quả hơn, ít tốn kém hơn và dễ thực hiện hơn các phương pháp hóa lý để loại bỏ nitrat khỏi nước thải và nước ao hồ.

Khử nitrat là quá trình chuyển đổi nitrat (NO3) thành khí nitơ (N2), đây là bước tiếp theo trong chu trình nitơ. Tiếp theo là quá trình nitrat hóa chuyển đổi amoni thành nitrit và nitrat. Bởi vì vi khuẩn khử nitrat trong môi trường thiếu oxy.

Quá trình khử nitrat xảy ra khi lượng oxy cạn kiệt và nitrat (NO3) trở thành nguồn oxy chính mà vi sinh vật có thể sử dụng. Quá trình này được thực hiện trong điều kiện anoxic. Điều này có nghĩa là nồng độ oxy hòa tan nhỏ hơn 0,5 mg/L, lý tưởng là dưới 0,2.

Khi vi khuẩn phân hủy nitrat (NO3) để thu được oxy (O2), nitrat (NO3) bị khử thành khí nitơ (N2). Vì khí nitơ không tan trong nước nên thoát ra ngoài khí quyển dưới dạng bong bóng. Đến đây, quá trình xử lý nitơ được coi là hoàn tất vì khí N2 thải ra môi trường không có hại.

Nitrat, do khả năng hòa tan cao trong nước, có thể là chất gây ô nhiễm nitơ chính trong nước. Nồng độ nitrat cao có thể gây hại cho sức khỏe con người. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã khuyến nghị nồng độ nitrat trong nước uống nên dưới 10 mg/L.

Thật vậy, để an toàn cho môi trường và con người, lượng NO3 cần được kiểm soát ở mức chấp nhận được. Hy vọng qua bài viết của Hóa Chất Đông Á bạn đọc không chỉ hiểu được NO3 là gì? Nếu chúng ta cũng biết được tác hại vô hình của hợp chất hóa học này thì chúng ta có thể phòng ngừa đúng cách.