O que é nitrato e de onde ele vem?

O nitrato (NO3-) é um composto inorgânico altamente solúvel composto por nitrogênio e oxigênio. É um dos contaminantes de águas subterrâneas mais disseminados no mundo, principalmente associado à atividade agrícola. O nitrato se move facilmente pelo solo até as águas subterrâneas porque carrega carga negativa e não é retido pelas partículas do solo.

A fonte dominante de contaminação por nitrato é o escoamento agrícola, incluindo fertilizantes nitrogenados sintéticos, esterco animal de operações de confinamento (CAFOs) e fluxos de retorno de irrigação. Nos Estados Unidos, o USGS estima que fontes agrícolas respondem pela maior parte do nitrato nas águas subterrâneas, particularmente em regiões com agricultura intensiva em fileiras.

Outras fontes significativas incluem lixiviação de sistemas sépticos, descarga de esgoto municipal e decomposição natural de nitrogênio orgânico no solo. O escoamento de águas pluviais urbanas carregando fertilizantes de gramado também contribui para a carga de nitrato em corpos d'água superficiais.

A contaminação por nitrato é mais severa em poços rasos em áreas agrícolas, particularmente em regiões com solos arenosos ou permeáveis que permitem infiltração rápida. Uma vez nas águas subterrâneas, o nitrato pode persistir por décadas porque as condições subsuperficiais frequentemente carecem do carbono orgânico e do ambiente anaeróbio necessários para a desnitrificação natural.

Efeitos do nitrato na água sobre a saúde

O efeito à saúde mais bem documentado do nitrato na água potável é a metemoglobinemia, comumente conhecida como síndrome do bebê azul. Esta condição ocorre quando o nitrato é convertido em nitrito no trato gastrointestinal, e o nitrito então oxida a hemoglobina em metemoglobina, que não pode transportar oxigênio eficazmente.

Bebês com menos de seis meses têm o maior risco porque seus estômagos têm pH mais alto que promove a conversão bacteriana de nitrato em nitrito, e a hemoglobina fetal é mais suscetível à oxidação. Os sintomas incluem coloração azulada da pele (cianose), falta de ar e, em casos graves, morte.

Pesquisas emergentes sugeriram possíveis associações entre exposição crônica ao nitrato e outros efeitos à saúde, incluindo certos cânceres (colorretal, bexiga, ovário e tireoide), doenças da tireoide e resultados reprodutivos adversos. A formação endógena de compostos N-nitroso a partir do nitrato ingerido é o mecanismo hipotético para a associação com câncer.

Mulheres grávidas também podem estar em risco elevado, pois alguns estudos relataram associações entre exposição ao nitrato e defeitos do tubo neural, parto prematuro e restrição de crescimento intrauterino, embora esses achados ainda não sejam conclusivos.

Limites regulatórios para nitrato na água potável

O MCL da EPA de 10 mg/L (como nitrogênio) foi estabelecido para proteger contra metemoglobinemia em bebês. Os resultados de nitrato podem ser reportados como nitrogênio-nitrato (NO3-N) ou como nitrato (NO3-); o fator de conversão é 4,43 (multiplique NO3-N por 4,43 para obter NO3-).

Como testar nitrato na água

O nitrato é incolor, inodoro e insípido na água, então o teste é a única forma de determinar sua presença. A análise laboratorial usando o Método EPA 300.0 (cromatografia iônica) ou o Método EPA 353.2 (redução colorimétrica automatizada) fornece quantificação precisa.

As amostras para análise de nitrato devem ser coletadas em recipientes de polietileno limpos e mantidas frias (abaixo de 6 graus Celsius) durante o transporte. A análise deve ser concluída dentro de 48 horas da coleta, ou a amostra deve ser preservada com ácido sulfúrico até pH abaixo de 2.

Para poços privados em áreas agrícolas, a EPA recomenda testar nitrato pelo menos anualmente, e com mais frequência se testes anteriores mostraram concentrações próximas ao MCL. Os testes devem ser realizados na primavera ou após períodos de chuva intensa ou irrigação quando a lixiviação de nitrato é mais ativa.

Métodos de tratamento para remoção de nitrato

Osmose reversa

Os sistemas de osmose reversa removem eficazmente o nitrato da água, tipicamente alcançando rejeição de 85% a 95%. A OR é amplamente utilizada tanto para aplicações de ponto de uso quanto comerciais onde a redução de nitrato é necessária. O projeto do sistema deve considerar o fluxo de concentrado, que contém níveis elevados de nitrato e requer descarte adequado.

Troca iônica

Resinas de troca aniônica forte seletivas para nitrato são especificamente projetadas para remoção de nitrato e são a tecnologia mais comum usada em estações municipais de tratamento de nitrato. Resinas de troca aniônica padrão removem preferencialmente sulfato sobre nitrato, o que pode levar à liberação de nitrato (liberação repentina de nitrato acumulado) quando a resina se esgota. Resinas seletivas para nitrato evitam esse problema removendo preferencialmente o nitrato.

Desnitrificação biológica

O tratamento biológico usa bactérias desnitrificantes para converter nitrato em gás nitrogênio sob condições anóxicas com fonte de carbono orgânico. Esta tecnologia é usada em aplicações municipais e industriais e não produz fluxo de resíduos de salmoura, tornando-a ambientalmente favorável para tratamento em grande escala.

Eletrodiálise

A eletrodiálise (ED) e a eletrodiálise reversa (EDR) usam membranas seletivas de íons e potencial elétrico para separar nitrato e outros íons da água. Esta tecnologia é usada em aplicações municipais e oferece vantagens na recuperação de água em comparação com a OR.

Perguntas frequentes

O que é a síndrome do bebê azul e qual sua relação com o nitrato?

A síndrome do bebê azul (metemoglobinemia) ocorre quando o nitrato na água potável é convertido em nitrito no sistema digestivo do lactente. O nitrito interfere com a capacidade do sangue de transportar oxigênio, fazendo a pele ficar azulada. Bebês com menos de seis meses são os mais vulneráveis. Por isso, o MCL da EPA para nitrato é de 10 mg/L como nitrogênio.

Pode-se ferver a água para remover nitrato?

Não. Ferver a água não remove o nitrato. Na verdade, a fervura concentra o nitrato ao reduzir o volume de água pela evaporação enquanto o nitrato dissolvido permanece. A remoção eficaz de nitrato requer osmose reversa, troca iônica ou desnitrificação biológica.

O que causa níveis elevados de nitrato em água de poço?

Nitrato elevado em água de poço é mais comumente causado por atividades agrícolas, incluindo aplicação de fertilizantes e resíduos animais de operações de confinamento. Outras fontes incluem lixiviação de sistemas sépticos, descarga de tratamento de esgoto e decomposição natural de matéria orgânica. Poços rasos em áreas agrícolas apresentam o maior risco.

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