Nitơ cần thiết cho mọi sinh vật vì nó là một thành phần của protein. Nitơ tồn tại trong môi trường ở nhiều dạng. Tuy nhiên, nồng độ nitrat-nitơ hoặc nitrit-nitơ quá mức trong nước uống có thể gây nguy hại cho sức khỏe, đặc biệt là đối với trẻ sơ sinh và phụ nữ mang thai.
Nitơ là chất dinh dưỡng được sử dụng với số lượng lớn nhất để chăm sóc cỏ, vườn và sản xuất cây trồng. Ngoài phân bón, nitơ tồn tại tự nhiên trong đất ở dạng hữu cơ từ xác động thực vật thối rữa. Trong đất, vi khuẩn chuyển đổi các dạng nitơ khác nhau thành nitrat, một ion nitơ / oxy (NO 3 -). Đây là điều mong muốn vì phần lớn nitơ được cây trồng hấp thụ ở dạng nitrat. Tuy nhiên, nitrat rất dễ bị rò rỉ và dễ dàng di chuyển với nước qua bề mặt đất. Nếu có quá nhiều mưa hoặc tưới nướcv quá mức, nitrat sẽ bị rửa trôi bên dưới vùng rễ của cây và cuối cùng có thể ngấm vào nước ngầm.
Nitrat-nitơ (NO 3-N) trong nước ngầm có thể xuất phát từ các nguồn điểm như hệ thống xử lý nước thải và cơ sở chăn nuôi, các nguồn không phải điểm như đất trồng trọt được bón phân, công viên, sân gôn, bãi cỏ và vườn hoặc các nguồn nitơ tự nhiên. Việc lựa chọn vị trí đặt giếng nước sinh hoạt và xây dựng giếng phù hợp có thể làm giảm khả năng nhiễm nitrat của nguồn nước sinh hoạt.
Nitrat trong nước không thể phát hiện bằng mắt thường vì nó không màu, không mùi và không vị. Nitrat-nitơ xuất hiện tự nhiên trong nước ngầm, thường ở nồng độ thấp hơn nhiều so với mức đáng lo ngại về an toàn nước uống. Cần thử nghiệm ban đầu đối với nguồn cung cấp nước mới để xác định nồng độ nitrat cơ bản. Do đó, nếu nguồn nước cung cấp chưa bao giờ được kiểm tra nitrat, thì nên thử nghiệm.
Các giếng sinh hoạt gần các nguồn ô nhiễm tiềm ẩn, chẳng hạn như cơ sở chăn nuôi hoặc khu vực xử lý nước thải, nên được kiểm tra ít nhất mỗi năm một lần để theo dõi sự thay đổi nồng độ nitrat. Tùy thuộc vào vị trí của giếng có liên quan đến khu vực bón phân đạm, việc kiểm tra để theo dõi những thay đổi từ các nguồn không liên quan có thể được tiến hành ít thường xuyên hơn. Tất cả các nguồn cung cấp nước uống phải được kiểm tra ít nhất hai hoặc ba năm một lần để đảm bảo rằng sự gia tăng đáng kể các hợp chất nitơ (nitrat, nitrit, amoniac và TKN) không xảy ra. Nếu xảy ra sự cố tràn phân hoặc phân chuồng, cần dọn sạch ngay chỗ đổ và bất kỳ giếng nào gần chỗ đổ.
Mối nguy hiểm chính đối với sức khỏe do uống nước có nitrat-nitơ xảy ra khi nitrat được chuyển hóa thành nitrit trong hệ tiêu hóa. Nitrit oxy hóa sắt trong hemoglobin của hồng cầu để tạo thành methemoglobin, chất này thiếu khả năng vận chuyển oxy của hemoglobin. Điều này tạo ra tình trạng được gọi là methemoglobinemia tức là tình trạng máu thiếu khả năng mang đủ oxy đến các tế bào cơ thể riêng lẻ, khiến các tĩnh mạch và da có màu xanh lam.
Hầu hết con người trên một tuổi có khả năng nhanh chóng chuyển đổi methemoglobin trở lại oxyhemoglobin; do đó, tổng lượng methemoglobin trong các tế bào hồng cầu vẫn ở mức thấp mặc dù mức độ hấp thụ nitrat / nitrit tương đối cao. Tuy nhiên, ở trẻ sơ sinh dưới sáu tháng tuổi , hệ thống enzym để giảm methemoglobin thành oxyhemoglobin chưa phát triển hoàn thiện và có thể xảy ra methemoglobin huyết. Điều này cũng có thể xảy ra ở những người lớn tuổi có hệ thống enzym bị suy giảm di truyền để chuyển hóa methemoglobin.
Năm 1962, Dịch vụ Y tế Công cộng Hoa Kỳ đã thông qua tiêu chuẩn nước uống và đặt giới hạn khuyến nghị cho nitrat-nitơ là 10 mg / L. Tiêu chuẩn nước uống này được thiết lập để bảo vệ sức khỏe của trẻ sơ sinh và dựa trên những kiến thức tốt nhất hiện có. Mối nguy tiềm ẩn đối với sức khỏe của những người khác phụ thuộc vào phản ứng của cá nhân đó với nitrat-nitơ và tổng lượng nitrat-nitơ và nitrit ăn vào từ tất cả các nguồn. Trong thời gian từ năm 1970 đến năm 1992, Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ phát hiện ra rằng 9% các giếng tư nhân ở đó đã được kiểm tra vượt quá giới hạn khuyến nghị là 10 mg / L nitrat-nitơ.
Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) kể từ đó đã thông qua tiêu chuẩn 10 mg / L là mức ô nhiễm tối đa (MCL) đối với nitrat-nitơ và1 mg / L đối với nitrit-nitơ cho các hệ thống nước công cộng được quy định . Các đánh giá tiếp theo của tiêu chuẩn này không dẫn đến bất kỳ thay đổi nào. Tuy nhiên, rất khó để thiết lập một mức chính xác nồng độ nitơ trong nước là an toàn hay không an toàn. Việc hấp thụ nitơ từ thức ăn và các nguồn khác cũng rất quan trọng và phải được xem xét.
Mặc dù MCL đối với nitrat-nitơ trong nước uống là 10 mg / L, vẫn có trường hợp trẻ sơ sinh tiếp xúc với nước có nồng độ nitrat-nitơ lớn hơn 10 mg / L mà không phát triển bệnh methemoglobin huyết. Các hướng dẫn để xác định tính nhạy cảm với methemoglobin huyết chưa được phát triển. Do đó, nếu nước chứa nhiều hơn 10 mg / L nitrat-nitơ, nên sử dụng nguồn nước thay thế cho sữa bột và thức ăn cho trẻ sơ sinh. Ngoài ra, có báo cáo về khả năng dị tật bẩm sinh liên quan đến việc phụ nữ mang thai uống nước có hàm lượng nitơ cao. Vì vậy, khuyến cáo phụ nữ mang thai không nên uống nước có chứa nhiều hơn 10 mg / L NO 3 -N. Các bà mẹ cho con bú cũng nên sử dụng nước có nồng độ -N dưới 10 mg / L vì nitrat có thể được truyền cho trẻ sơ sinh trong sữa mẹ. Các nghiên cứu hiện tại cho thấy rằng vấn đề chính có thể không phải là nitrat, mà là sự ô nhiễm vi khuẩn trong nước uống.
Người lớn có thể dung nạp lượng nitrat-nitơ cao hơn mà không có tác dụng phụ đối với sức khỏe được ghi nhận và có thể uống nước có nồng độ nitrat-nitơ lớn hơn đáng kể mức 10 mg / L mà không có tác dụng độc cấp tính. Tuy nhiên, ít ai biết về những ảnh hưởng mãn tính lâu dài có thể xảy ra khi uống nước có hàm lượng nitrat cao. Nếu xét nghiệm nước cho thấy mức nitrat-nitơ trên 10 mg / L và chỉ người lớn hoặc trẻ lớn hơn mới được uống, hãy tham khảo ý kiến bác sĩ gia đình để được khuyến nghị y tế.
Nguy cơ ung thư tiềm ẩn từ nitrat (và nitrit) trong nước và thực phẩm đã được báo cáo. Một khả năng tồn tại là nitrat có thể phản ứng với các amin hoặc amit trong cơ thể để tạo thành nitrosamine được biết là gây ung thư. Nitrat phải được chuyển thành nitrit trước khi nitrosamine có thể được hình thành. Mức độ nguy cơ ung thư do nitrat trong nước uống vẫn chưa được biết.
Sự ô nhiễm vi khuẩn trong nước có thể góp phần làm cho một cá nhân nhạy cảm với sự hiện diện của nitrat. Tất cả các nguồn nước uống cũng phải được kiểm tra về độ nhiễm khuẩn, đặc biệt là khi mức nitrat-nito vượt quá tiêu chuẩn 10mg/l.
Dịch vụ Y tế Công cộng Hoa Kỳ khuyến nghị giới hạn 10 mg / L NO 3 -N trong nước uống được EPA sử dụng làm mức ô nhiễm tối đa cho các hệ thống nước công cộng. Hệ thống nước công cộng được định nghĩa hợp pháp là hệ thống có từ 15 kết nối trở lên hoặc thường xuyên phục vụ hơn 25 người. Các hệ thống này phải tuân thủ 10 mg / L NO 3-N tiêu chuẩn để trở thành một nguồn cung cấp nước đã được phê duyệt. EPA yêu cầu kiểm tra thường xuyên các hệ thống nước công cộng về nitrat-nitơ và nitrit-nitơ và các kết quả thử nghiệm này có sẵn từ nhà cung cấp. Nếu xét nghiệm cho thấy nồng độ nitrat-nitơ của nước giao vượt quá tiêu chuẩn thì phải thông báo cho công chúng và tiến hành xử lý. Thông thường, việc xử lý có thể đơn giản như trộn nước vượt quá tiêu chuẩn với nước có nồng độ nitrat-nitơ nhỏ hơn 10 mg / L sao cho nồng độ trung bình của nước được phân phối thấp hơn tiêu chuẩn EPA.
Nếu có quá nhiều nitrat-nitơ trong nguồn cung cấp nước, có hai lựa chọn cơ bản: tìm nguồn cung cấp nước thay thế hoặc sử dụng một số loại xử lý để loại bỏ nitrat-nitơ. Cần thiết lập nhu cầu về nguồn cung cấp nước thay thế hoặc loại bỏ nitrat-nitơ trước khi đầu tư vào thiết bị xử lý hoặc nguồn cung cấp thay thế. Dựa trên quyết định phân tích nitrat của một phòng thí nghiệm có uy tín và sau khi tham khảo ý kiến của bác sĩ để giúp bạn đánh giá mức độ rủi ro hoặc các chuyên gia khác.
Các phương pháp làm giảm sự ảnh hưởng của nito trong nước
Có thể có được nguồn cung cấp nước thay thế thỏa đáng bằng cách khoan một giếng mới ở một vị trí khác hoặc một giếng sâu hơn trong một tầng chứa nước khác, đặc biệt nếu ô nhiễm nitrat là từ một nguồn điểm như chất thải của gia súc hoặc con người. Nếu nguồn cung cấp nước có nitrat cao đến từ một tầng chứa nước nông, thì có thể có một tầng chứa nước sâu hơn, không bị ô nhiễm được bảo vệ bởi một lớp đất sét hoặc chất thủy sinh khác ngăn cản sự di chuyển xuống của nước nhiễm nitrat. Một giếng mới nên được xây dựng để ô nhiễm bề mặt không thể xâm nhập vào giếng và giếng phải được trát vữa xi măng. Tốt nhất, giếng mới phải đáp ứng các tiêu chuẩn cấp nước cộng đồng. Nó phải được đặt cách xa bất kỳ nguồn ô nhiễm tiềm ẩn nào, chẳng hạn như hệ thống tự hoại, khe cấp liệu hoặc bể chứa nhiên liệu ngầm.
Bộ phận Cấp nước của Cục Bảo vệ Môi trường có thể hỗ trợ bạn xác định nguyên nhân gây ô nhiễm nước và đưa ra các khuyến nghị để khắc phục sự cố. Ngoài ra, Trung tâm Nghiên cứu Nước có thể cung cấp thông tin chung về chủ đề này. Một nguồn nước thay thế khác là nước đóng chai có thể mua ở các cửa hàng hoặc trực tiếp từ các công ty đóng chai. Phương pháp thay thế này đặc biệt có thể được xem xét khi mối quan tâm chính là nước cho thức ăn và đồ uống cho trẻ sơ sinh. Nước mua phải được xử lý và bảo quản theo cách để tránh bị nhiễm bẩn.
Phương pháp xử lý
Nước cần được xử lý qua nhiều giai đoạn khác nhau để đảm bảo tính an toàn khi sử dụng
Nitrat có thể được loại bỏ khỏi nước uống bằng ba phương pháp: chưng cất, thẩm thấu ngược và trao đổi ion. Thiết bị xử lý tại nhà sử dụng các quy trình này có sẵn từ một số nhà sản xuất. Bộ lọc hấp phụ cacbon, bộ lọc cơ học các loại và bộ làm mềm nước tiêu chuẩn không loại bỏ nitrat-nitơ.
Quá trình chưng cất bao gồm việc đun nước đến sôi, thu gom và ngưng tụ hơi nước bằng một cuộn dây kim loại. Gần 100% nitrat-nitơ có thể được loại bỏ bằng quá trình này. Chỉ cần đun sôi nước sẽ tăng chứ không làm giảm nồng độ nitrat.Nước không có nitrat thu được bằng cách thu và ngưng tụ hơi nước sinh ra khi nước sôi.
Trong quá trình thẩm thấu ngược, áp lực được tác động lên nước để ép nước đi qua màng bán thấm. Khi nước đi qua, màng lọc sẽ loại bỏ hầu hết các tạp chất. Từ 85 đến 95% nitrat có thể được loại bỏ bằng phương pháp thẩm thấu ngược. Tỷ lệ loại bỏ thực tế có thể khác nhau, tùy thuộc vào chất lượng ban đầu của nước, áp suất hệ thống và nhiệt độ nước.
Trao đổi ion để loại bỏ nitrat-nitơ hoạt động trên nguyên tắc giống như thiết bị làm mềm nước gia đình. Trong một chất làm mềm nước tiêu chuẩn, các ion canxi và magiê được trao đổi thành các ion natri. Tuy nhiên, đối với quá trình loại bỏ nitrat, nhựa trao đổi anion đặc biệt được sử dụng để trao đổi các ion clorua cho các ion nitrat và sunfat trong nước khi nó đi qua nhựa. Vì hầu hết các loại nhựa trao đổi anion có độ chọn lọc đối với sulfat cao hơn so với nitrat, nên mức độ sulfat trong nước là một yếu tố quan trọng trong hiệu quả của hệ thống trao đổi ion để loại bỏ nitrat.
