Das Nitration ist das mehratomige Ion mit der chemischen Formel N O 3 -.
In der Chemie ist ein Nitrat eine Verbindung, die dieses Anion mit einem oder mehreren Kationen verbindet . Mit anderen Worten ist es ein Salz ( Natriumnitrat , Kaliumnitrat , usw. ) oder ein Ester ( Ethylnitrat , Amylnitrat , Cellulosenitrat , usw. ) des Salpetersäure .
In der Mineralogie , Nitrate sind Mineralien , deren chemische Zusammensetzung ist , daß ein Nitrats ( nitronatrite , gwihabaïte , usw. ). Sie wurden einst Salpeter oder Salpeter genannt .
Nitrate sind essentiell für Ökosysteme, da sie ein Nährstoff von größter Bedeutung für das Wachstum von Pflanzen und anderen autotrophen Organismen sind , da Stickstoff (N) von diesen Organismen hauptsächlich durch seine Nitrationsform aufgenommen wird, weit vor dem Ion Ammonium in der Natur. Dieser mineralische Stickstoff ermöglicht es ihnen, einen Teil der organischen Substanz aufzubauen, aus der lebende Gewebe bestehen ( Aminosäuren von Proteinen , stickstoffhaltige Basen von Nukleotiden , Chlorophyll usw.). Die Tiere , bei denen es sich um heterotrophe Organismen handelt, müssen nicht direkt mineralischen Stickstoff wie Nitrat verbrauchen, da sie den Stickstoff verwenden, der bereits in den organischen Molekülen der Pflanzen oder Tiere enthalten ist, die sie konsumieren (hauptsächlich Proteine).
Pflanzen finden die benötigten Nitrate in dem von ihnen aufgenommenen Wasser gelöst. Es kommt früher zum Teil aus der Umwandlung von atmosphärischem Stickstoff und Sauerstoff durch stickstoffbindende Bakterien und nitrifizierende Bakterien, die im Boden vorhanden sind (siehe Nitrifikation ), und zum anderen aus der Zersetzung (Mineralisierung) des organischen Materials aus jeglichem Material, das tot lebend ist Organismen, Kot und Urin von Tieren (siehe Stickstoffkreislauf ). Nitrate werden auch auf natürliche Weise in der Atmosphäre aus Sauerstoff und Stickstoff produziert, die durch Blitze und mehrere aufeinanderfolgende Reaktionen dissoziiert und rekombiniert werden und dann mit dem Regen fallen .
Die Verwendung von Nitraten ist von großer Bedeutung für die Landwirtschaft , wo sie eine der wichtigsten Nährstoffe in vorzulegen sind Düngemittel oder die aus der Zersetzung von diesen im Boden, ob tierischen Ursprung ( Mist , Gülle , Klärschlamm ), Gemüse ( Gründüngungs ) oder aus der chemischen Industrie.
Zu viel Nitrat im Wasser und im Boden gilt jedoch als Verschmutzung . Dies kann landwirtschaftlichen ( Düngemittel ), urbanen (unzureichende sanitäre Netze ) oder industriellen Ursprungs sein . Die überschüssigen Nährstoffe, in erster Linie Nitrate und Phosphate , sind insbesondere die Ursache für wichtige ökologische Ungleichgewichte, die als Eutrophierung bezeichnet werden . Nitrate, die bei einer hohen Schwelle im Wasser vorhanden sind, können auch für einige Tiere und möglicherweise für den Menschen giftig sein (umstritten). Sie können auch als Indikator für eine mögliche organische und mikrobiologische Kontamination von Trinkwasser dienen.
In der Europäischen Union zielt die Nitratrichtlinie darauf ab, diese Verschmutzung zu reduzieren. In vielen Ländern muss Wasser, das für den menschlichen Gebrauch bestimmt ist, Grenzwerte einhalten (zum Beispiel 50 mg/L in Frankreich und in Europa), um als trinkbar eingestuft zu werden . Auch die WHO empfiehlt, den Schwellenwert von 50 mg/L nicht zu überschreiten .
Einige ihrer direkten Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit oder andere Säugetiere werden immer noch diskutiert und sind Gegenstand von Medienkontroversen und wissenschaftlichen Debatten.
Nitraten, die Salze der Salpetersäure sind, sollten nicht verwechselt werden mit N O 2 Nitrite - die Salze sind salpetrige Säure , und aus dem Ergebnis kann Reduktion von Nitraten von spezifischen Bakterien .
Man spricht im allgemeinen von Inhalt von „Nitrat - Ion“ (NO 3 - ) oder dem Inhalt von „Nitratverbindungen“ , und es wird manchmal in einem größeren Maß in Betracht gezogen: „ Gesamt Stickstoff “.
Diese Größen können in verschiedenen Formen ausgedrückt werden (NO 3 - N, NO 3 usw.), wobei die Gefahr einer Verwechslung oder eines Interpretationsfehlers durch unterschiedliche Molekulargewichte besteht .
Um Elemente in Oxid umzuwandeln, beispielsweise um von Stickstoff (N) auf Nitrat (NO 3 - ) umzuschalten , kann die Formel verwendet werden:
N (oder N-NO 3 ) × 4,427 = NO 3 (wobei der Ausdruck "N-NO 3 " [oder "NO 3 -N"] das Stickstoffelement N von Nitraten NO 3 bedeutet ).Da Nitrate sehr gut wasserlöslich sind, sind sie in mäßigen Mengen überall, in Süß- und Meerwasser, an der Oberfläche und im Grundwasser normal. In geringen Dosen sind sie ein Nährstoff von größter Bedeutung für Pflanzen, Algen und bestimmte photosynthetische Bakterien (Cyanophyceen), eine der Mineralquellen, die ihnen die Produktion von organischem Material ermöglichen. Das Nitration ist daher in Ökosystemen essentiell.
Heute jedoch werden aufgrund des erheblichen Beitrags zusätzlicher Nitratmengen durch die Landwirtschaft und durch Siedlungs- oder Industrieabfälle die von Natur aus nitratarmen Umgebungen, an die die meisten Ökosysteme angepasst sind, erheblich reduziert. Selbst unter Berücksichtigung der natürlichen Denitrifikationsphänomene wird Wasser mit niedrigem Nitratgehalt immer seltener, was auf einen Beitrag durch Abfluss, durch den Niederschlag von Meteoritenwasser, das mit Nitraten verunreinigt ist, und manchmal durch Strom durch das Netz (der in Frankreich Nitratrate erhöht sich regelmäßig aus der Mitte des XX - ten Jahrhundert).
Der natürliche Gehalt des Oberflächenwassers, das nicht durch einen Überschuss an Nitraten belastet ist, variiert je nach biogeographischer Zone , Herkunft des Wassers (Abfluss, steigender Grundwasserspiegel usw.) und je nach Jahreszeit (und der Meteorologie). Dieser Gehalt reicht von 1 bis 10 mg/L und manchmal bis zu 15 mg/L . In Frankreich überstieg der Nitratgehalt vor den 1950er Jahren selten 1 mg / l . In Nordamerika überschreitet er heute in der Regel 2,2 mg/l im Hudson nicht (also 0,5 mg/l für NO 3 –N, also reiner Stickstoff), aber das würde ausreichen, um planktonische Blüten zu erzeugen, wenn das Wasser nicht so trüb wäre . Das Wasser des Hudson gilt in Nordamerika als mehr als doppelt so stickstoffreiches Flusswasser, das für die Probleme der marinen Eutrophierung stromabwärts seiner Mündung verantwortlich ist . Darüber hinaus enthalten einige Regenfälle Nitrate, die aus der Einwirkung von troposphärischem Ozon auf NO 2 resultieren , eine weitere anthropogene Freisetzung; Nordamerikanische Messungen zeigen Werte, die manchmal 4 mg / l N-NO3 erreichen, mit Variationen meteorologischen Ursprungs: Der N-NO3-Wert variiert bei leichten Regenfällen von 3,0 bis 4,0 mg / l , während er bei starkem Regen viel stärker verdünnt ist ( 0,4 bis 1,0 mg/l ).
Es wird hauptsächlich in drei Formen verwendet:
Das Nitration ist ein ziemlich starkes Oxidationsmittel , besonders in einer sauren Umgebung; es ist die Stickstoffform mit der höchsten Oxidationszahl (V). Es oxidiert beispielsweise Metalle wie Kupfer und sogar Silber, die von sogenannten "nicht oxidierenden" Säuren, beispielsweise Salzsäure, nicht angegriffen werden .
Das Redox - Paar beteiligt ist oft NO 3 - / NO , mehr das NO selten 3 - / NO 2 - Paar .
Das Nitration ist auch an der Nitrierung organischer Verbindungen beteiligt . In einem rauchenden Salpetersäuremedium (hochkonzentrierte Säure) dehydratisiert das Nitration zu NO 2 + -Ionen , die mit den aromatischen Kernen reagieren können . Bei der resultierenden elektrophilen aromatischen Substitution entstehen Stoffe, die explosiv sein können, wie beispielsweise Trinitrotoluol .
Mit Alkoholen , reagiert es zu geben , Salpeter- Ester . Dies ist bei Glycerin der Fall , das zu Trinitroglycerin führt , einem starken Sprengstoff, der weit verbreitet ist, insbesondere zur Herstellung von Dynamit .
Stickstoff ist für die meisten Organismen (wie Kalium und Magnesium) ein lebenswichtiges Element, Pflanzen können ihn jedoch nicht direkt aus der Luft aufnehmen. In Form von Nitrat ist es sehr gut wasserlöslich und somit für die Wurzeln „bioverfügbar“.
Nitrate sind auch Salze, die als solche den Wassereintritt in die Wurzeln und in die Pflanze erleichtern oder "erzwingen" (osmotischer Ausgleich).
Der Stickstoffkreislauf ist teilweise atmosphärisch. In der Stratosphäre und Troposphäre werden Nitrate aus NO 2 und Ozon gebildet. Sie können sich dann mit NO 2 zu NO 5 verbinden oder sogar mit Nebeln interagieren ... nach noch wenig verstandenen Prozessen (es scheint eine Nitratsenke in der Atmosphäre zu geben, also eine Reaktion, die Nitrate ausnit die Luft).
Die NO x sind auch an der photochemischen Verschmutzung beteiligt, die Nitrationen in der Luft können sich mit organischen Verbindungen verbinden und Nitrate, die dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, sind lichtempfindlich, was eine Tag / Nacht Variation des Nitratgehalts in der Umgebung und eine andere Nitratchemie in der Nacht ist als tagsüber, vor allem über dem Meer.
Eine wissenschaftliche Debatte tobt zwischen zwei großen Theorien zur Eutrophierung : Einige beschuldigen Nitrate, fast ausschließlich landwirtschaftlichen Ursprungs, andere beschuldigen Phosphate , industrieller, häuslicher (Wasch- und Waschmittel) und landwirtschaftlicher (Überdüngung und Erosion) Boden). Die geeignetste Maßnahme zur Bekämpfung des Auftretens oder der Entwicklung von Eutrophierungsphänomenen in stehendem Süßwasser besteht darin, den Phosphoreintrag so weit wie möglich zu reduzieren. Auch auf See und in Buchten muss die Nitrataufnahme reduziert werden. Phosphate sind, wie in Seen ( z. B. dem Valencia-See ) gut gezeigt , der Hauptfaktor für die langfristige Eutrophierung von Süßwasser. Nitrate sind die zweite Hauptursache, und sie treten oft zusammen auf; in Süßwasser, aber auch in Brack- und Salzwasser geschlossen oder nicht erneuert.
Laut Ifremer sollten Anfang des 20. Jahrhunderts die Nitratwerte in bretonischen Flüssen 3 bis 4 mg/l nicht überschreiten . Sie haben sich im Durchschnitt in einem Jahrhundert verzehnfacht. Nach Ifremer immer eutrophisations die Buchten von Saint-Brieuc , der Mont Saint-Michel , von Lannion , Douarnenez oder dem Hafen von Brest , seit dem Ende der beobachteten XX - ten Jahrhundert von Situationen Gewässer typisch ist relativ begrenzt und flach, Opfer der jüngsten Nitrateinträge. Der Sommer Biomasse wächst dort nach den Eingängen von Nitrat im Frühjahr. Wenn diese Einträge im Sommer abnehmen, sinkt auch der Nitratgehalt in den Ulven , so dass das Sommerwachstum dieser Algen blockiert wird, während der Phosphorgehalt nahezu stabil bleibt.
Die mathematischen Modelle von Ifremer zeigen, dass die Reduzierung des Nitrateintrags in der Landwirtschaft die einzige Möglichkeit ist, Ulva-Ausbrüche im Frühjahr zu begrenzen (der Nitratgehalt des Flusses muss mindestens durch vier geteilt werden, um von 40 mg / l auf weniger als 10 mg / l zu gehen ). durch angepasste landwirtschaftliche Praktiken, einschließlich Grasstreifen zum Schutz der Wasserstraßen, möglich sein. Paradoxerweise ein plötzlicher Stickstoffmangel in einem zuvor eutrophe oder dystrophische Gewässern kann zunächst zu führen Blüten von Cyanobakterien (oder Blaualgen), der direkt an Stickstoff aus der Atmosphäre zu assimilieren und in lebenden anaerobem Zustand. .
Dieser Ansatz zur Bekämpfung des Stickstoffs wird von anderen Wissenschaftlern, insbesondere Guy Barroin vom INRA, bestritten. Letzteres erklärt, dass die Reduzierung der Stickstoffkonzentration zur Unterdrückung der grünen Flut zum Scheitern verurteilt ist:
Die zusätzlichen Haushaltsausgaben, die durch diese Verschmutzung durch überschüssigen Stickstoff und Pestizide landwirtschaftlichen Ursprungs verursacht werden, würden mindestens zwischen 1.005 und 1.525 Millionen Euro liegen, davon 640 bis 1.140 Millionen Euro, die sich in der Wasserrechnung widerspiegeln, was zwischen 7 und 12 entspricht % dieser Rechnung im Bundesdurchschnitt. In einem 2010 veröffentlichten Bericht des Rechnungshofs wurde festgestellt, dass durch vorbeugende Maßnahmen in Bayern und Dänemark der Stickstoff- und Pestizidverbrauch erheblich (- 30 %) reduziert wurde. Maßnahmen zur Entwicklung und Kompensation landwirtschaftlicher Praktiken sind in der Regel kostengünstiger als die Aufbereitung: Die Aufbereitung des Wassers von einem bebauten Hektar rund um eine Sammelstelle kostet zwischen 800 und 2.400 Euro pro Jahr. Ein Landwirt macht jedoch pro Einwohner eine Bruttomarge von rund 1.000 Euro . / Jahr für eine Getreideernte, ist es daher möglich, den gesamten wirtschaftlichen Verlust durch Reduzierung der Kosten für die Trinkwassergewinnung auszugleichen. In Frankreich, die die Umsetzung dieser Ausgleichsmaßnahmen Landwirte zu ermutigen , zu modifizieren Rotation (ausdauernde Pflanzen, Reduzierung der Eingänge ) oder deren Praxis wirtschaftlich nicht interessant oder zu kurzfristig einer echten und dauerhaften Verbesserung der Punkte von Einzugsgebieten zu ermöglichen. Das Problem ist ökonomisch: Wasserversorger können die Mehrkosten der Wiederaufbereitung leicht an ihre Kunden weitergeben, Landwirte können ihre Ertrags- oder Produktionseinbußen nicht auf den Preis ihrer Produkte abwälzen. Aufforstung ist die ideale Lösung, stößt jedoch auf rechtliche Probleme: Ist der Bauer nicht Eigentümer, hat er kein Interesse an der Aufforstung, da er seinen Pachtvertrag verliert . Wenn das Land einen Einmalzahlungsanspruch (SFP) hat, geht auch dieser verloren, was das Einkommen des Landwirts verringert.
Obwohl die Gesamtstruktur bekannt Nitrate effizient zu absorbieren (wobei klar Schneid kann durch Lösen folgen), führte eine Studie in dem „experimental Wald von Fernow“ out ( West Virginia ) zeigte , dass in einem zentralen gemäßigten Laubwald, die Flüsse von NO 3 - im Porenwasser des Bodens (der „Bodenlösung“) kann je nach Nitrataufnahme- und Denitrifikationskapazität der Wasserscheiden stark variieren. Die zeitliche Variation des NO 3 – -Gehalts kann durch die räumliche Heterogenität der in den Wassereinzugsgebieten ablaufenden Prozesse beeinflusst werden und ändert sich über die Zeit als Reaktion auf die Stickstoffverfügbarkeit.
Um den Stickstoff- und Nitratkreislauf in einem Wasserlauf kontinuierlich und auf viel feinere Weise (als mit herkömmlichen Probenehmern) zu untersuchen, haben spanische Forscher im Labor und dann vor Ort (in einem Fluss von l 'Ostspanien) ein zugehöriges Expertensystem getestet system mit einem Netzwerk von drahtlosen Sensoren. Ein modularer redundanter Dreifachsensor ermöglicht es jedem Sensor, die Systemzuverlässigkeit ohne größere Änderungen bei Kosten oder Energieverbrauch zu verbessern. In diesem Fall passt sich die Abtastfrequenz der Entwicklung des Systems, den Präferenzen des Benutzers und den Funktionalitäten der Anwendung mit mehreren möglichen Modi (periodische Übertragung, schrittweise Übertragung, Übertragung auf Anforderung des Benutzers) an / oder auf Wunsch von Kollegen). Es wird dann einfacher, die Stickstoffbelastung im Wasser zu erkennen, zu quantifizieren, zu datieren, zu kartieren und ihre geografische Quelle zu identifizieren.
Manchmal gibt es erhebliche Ströme gasförmiger Stickstoffverbindungen vom Boden in die Atmosphäre, insbesondere in Landschaften mit intensiver Landwirtschaft; Diese Ströme variieren von mehreren kg / ha / Tag für Ammoniak nach dem Ausbringen Aufschlämmung (sehr hohe Zahl , aber die schnell nach einigen Tagen zurückgehen) zu wenigen Gramm / ha / Tag für Distickstoffoxid oder NO x . In Regionen mit intensiver Landwirtschaft oder Viehzucht können große Flächen betroffen sein (bis zu 70 % der Landschaft).
Lokaler kann der Regen auch durch Nitrate industriellen oder automobilen Ursprungs ( Straßenverkehr / photochemische Verschmutzung ) belastet sein . Bereits Ende der 1980er Jahre wurden in einigen Industriegebieten Werte bis zu 5 mg/l gemeldet.
Schließlich können Blitze auch den Nitratgehalt des Niederschlags lokal und kurzzeitig erhöhen.
Aus all diesen Gründen variieren die Nitrateinträge durch die Regenfälle je nach Region und Jahreszeit stark.
So sind in tropischen Waldgebieten oder in der Savanne die Nitratraten meist sehr niedrig (nur wenige Spuren in Guyana oder im Kongobecken zum Beispiel), aber in der Nähe von Buschbränden kann die Nitratrate etwas höher sein die ersten Regenfälle nach den Bränden.
In Frankreich betrug der durchschnittliche jährliche Niederschlag von Nitraten in regen 33 mg m -2 Jahr -1 in Haute-Vienne in 1991 , aber 640 mg m -2 Jahr -1 in Bas-Rhin in 1995 .
Am Meer, im Becken von Arcachon, das Opfer von Algenblüten war, waren die Regenfälle Mitte der 1990er Jahre für 9 % des allochthonen Stickstoffeintrags verantwortlich (das ist wenig im Vergleich zu den mehr als 90 % aus Bächen, aber viel im Vergleich zu weniger als 1% für den Grundwasserleiter „Sable des Landes“).
Eine 2007 veröffentlichte Studie zur Regenwassergewinnung in Wassertanks in Wallonien enthielt 2,0 bis 5,3 mg / l Nitrat, aber diese Rate spiegelt möglicherweise nicht die des Regens wider (und 0,03 bei 0,9 mg / l für das Ammoniumion ).
Der so "verseuchte" Regen versauert dann und kann zur Eutrophierung des Süßwassers beitragen .
Nitrate gehören seit etwa einem Jahrhundert zu den am häufigsten vom Menschen in der Umwelt verteilten Produkten. Obwohl sie in Wasser sehr leicht löslich sind, scheint es nicht das gewesen zu sein XX - ten Jahrhunderts umfangreicher Untersuchungen zur Ökotoxizität gegenüber den Wasserorganismen. Mehrere Forscherteams haben sich seit Beginn des unternommen XXI ten Jahrhunderts , diese Lücke zu füllen.
Das Nitration ist viel weniger toxisch als nicht ionisiertes Ammoniak , darüber herrscht Konsens. Aber alle seit Ende der 1990er Jahre veröffentlichten Studien bestätigen, dass Nitrat , da es im Grund- und Süßwasser (oft an der Quelle, in Regionen mit intensiver Landwirtschaft) allgegenwärtig wird, heute mehrere große Ökosystemprobleme aufwirft. und ökotoxikologisch :
Toxizität in ovoembryonalen und larvalen Stadien : Es wurde lange angenommen, dass Süßwasserorganismen (Wirbeltiere oder Wirbellose) viel direkter empfindlicher und anfälliger für Nitrate sind als ihre marinen Gegenstücke. Dies ist für erwachsene Tiere richtig (aus noch wenig verstandenen Gründen verbessert der Salzgehalt des Meerwassers , d. h. die Verfügbarkeit von Natrium , Chlorid , Kalzium und anderen Ionen , und möglicherweise die Verfügbarkeit von Salz. Jod verbessert die Nitrattoleranz bei Meerestieren), aber dies trifft eigentlich nicht auf die Larven vieler Meerestiere zu, die manchmal so anfällig für Nitrate sind wie ihre Süßwasser-Cousins. In Süßwasser reichen 10 mg Nitrate pro Liter Wasser (der bundesstaatliche Höchstgehalt für Trinkwasser in den Vereinigten Staaten) aus, um - zumindest bei längerer Exposition - wirbellose Süßwassertiere erheblich und ernsthaft zu beeinträchtigen. Dies ist das Ergebnis von Experimenten, die insbesondere an Eulimnogammarus toletanus , Echinogammarus echinosetosus (nl) , Cheumatopsyche pettiti , Hydropsyche occidentalis durchgeführt wurden .
Bei dieser Dosis ( 10 mg/l ) sind früher übliche Ducaquikultur- Fische betroffen; sowie Amphibien wie P. triseriata , Rana pipiens , Rana temporaria , Bufo bufo (siehe Details unten).
Direkte und indirekte Toxizitäten : "Die toxische Hauptwirkung von Nitrat beruht auf der Umwandlung von sauerstofftragenden Pigmenten in sauerstoffunfähige Formen" . Es gibt eine direkte Toxizität (für Arten, die darauf empfindlich sind) und mehrere indirekte Toxizitätsverzerrungen (z. B. im Zusammenhang mit der säuernden Wirkung von Nitrat und seinen eutrophen Wirkungen, die insbesondere zur Bildung von großen Algenblüten oder Blaualgen führen , von Dinoflagellaten zu Diatomeen oder toxischen oder Bakterien, Toxine von sezernierenden , die zur Instandhaltung oder das Auftreten immer häufiger hypoxischen Zonen sagen können auch anoxischen beitragen Totzonen . die Zersetzung von toten Tieren und grüner Flut Algen auch führt zur Produktion von Schwefelwasserstoff , der für die meisten Arten giftig ist.
Bakterien können Nitrate in Nitrite umwandeln und umgekehrt, daher sollte auch berücksichtigt werden, dass die Nitritform von anorganischem Stickstoff ebenfalls ökotoxisch ist, für viele Bakterien hoch ökotoxisch ist und ab 60 mg / l für die Planaria Polycelis felina , die bereits für die Untersuchung von hat chronische Toxizität von Ammoniak .
Nitrat hat andere indirekte toxische Wege (siehe unten).
In den 2000er Jahren veröffentlichte Studien zu diesem Thema kamen alle zu dem Schluss, dass Nitrate für die meisten wirbellosen Süßwassertiere toxisch sind , beispielsweise für Modellarten wie Eulimnogammarus toletanus , Echinogammarus echinosetosus und Hydropsyche exocellata .
Diese Toxizität ist vom „dosisabhängigen“ Typ, dh sie nimmt mit steigender Nitratkonzentration und Expositionsdauer zu. Diese direkte Toxizität kann aber auch bei Erwachsenen abnehmen (oder genauer gesagt mit einer Zunahme der Körpergröße). Indirekte Toxizität kann mit Anoxie und Dystrophie verbunden sein und/oder mit der Tatsache, dass Nitrate bestimmte Wirbellose ( zB Daphnien ) anfälliger für Parasitose machen .
Außerdem nimmt sie – bei erwachsenen Organismen – mit dem Salzgehalt des Wassers ab, was erklärt, warum wirbellose Meerestiere außer in toten Zonen offenbar weniger empfindlich darauf reagieren. Bestimmte adaptive Phänomene scheinen es einigen Arten zu ermöglichen, in Gegenwart einer ungewöhnlich hohen Menge an Nitraten besser zu überleben.
Einige Arten sind gegenüber dem NO 3 – -Ion viel empfindlicher als andere; so haben E. toletanus und E. echinosetosus unter den wenigen im Labor getesteten Wirbellosen eine LD 50 (bei nur 96 h Exposition) von 2,09 bzw. 2,59 mg Nitrat pro Liter.
Eine 2003 veröffentlichte Literaturrecherche kam zu dem Schluss, dass die Eutrophierung zu einem globalen Problem für Ökosysteme geworden ist.
Eine weitere Überprüfung der Literatur (im Jahr 2005) kam aus verfügbaren Studien zu dem Schluss, dass „10 mg / L ein Sicherheitsgrenzwert wäre, der nicht überschritten werden sollte, um Süßwassertiere zu schützen, die empfindlich auf Verschmutzung durch Nitrate reagieren. Im Süßwasser wäre aber zum Schutz der empfindlichsten Arten ein Höchstwert von 2 mg/L angemessen . “ Nach denselben Autoren könnte in einer Meeresumwelt ein Schwellenwert von 20 mg / l „im Allgemeinen akzeptabel sein; In den frühen Entwicklungsstadien einiger wirbelloser Meerestiere, die an niedrige Nitratwerte angepasst sind, können diese jedoch gegenüber Nitraten genauso empfindlich sein wie empfindliche wirbellose Süßwassertiere .
Eine neue Literaturrecherche kam (im Jahr 2006) zu dem Schluss, dass „ein Gesamtstickstoffgehalt von weniger als 0,5-1,0 mg pro Liter erforderlich wäre, um eine Versauerung und Eutrophierung von aquatischen Ökosystemen (ohne natürlich stickstoffreiche Ökosysteme) zu verhindern, zumindest durch anorganische Stickstoffverschmutzung. Diese relativ niedrigen Gesamtnitratwerte (NT) könnten auch die Wasserfauna vor der Toxizität anorganischer Stickstoffverbindungen schützen […] Darüber hinaus wären die menschliche Gesundheit und die Wirtschaft sicherer vor den schädlichen Auswirkungen der Verschmutzung durch anorganischen Stickstoff ” .
Nach dem Ersten Weltkrieg wurde die Traktion der Tiere schnell durch Motoren ersetzt, wodurch Landwirte und Gärtner eine große Menge Dünger entzogen haben . Von der Kriegsindustrie massiv produzierte Nitrate als Sprengstoff und für Munition standen zur Verfügung. Sie begannen, als chemischer Dünger verwendet zu werden (einschließlich in Form von Ammoniaksalzen in einer Menge von 2 bis 300 kg / ha ), obwohl sie vom Regen leichter ausgewaschen wurden als organischer Stickstoff in Gülle. Fischer und Fischzüchter, die Fischsterben beobachteten, insbesondere nach dem Waschen von Säcken mit ammoniakalischen Düngemitteln im Wasser fischreicher Flüsse, lehnten den Einsatz chemischer Düngemittel ab;
In den frühen 1930er Jahren begannen zwei deutsche Biologen (L. Scheuring und F. Léopoldseder) nach rechtlichen Beschwerden, die Toxizität verschiedener Arten von Düngemitteln einschließlich chemischer Nitrate zu testen, indem sie Forellen und adulte Cypriniden in verschiedenen Konzentrationen dieser Düngemittel aussetzten . Kalk- und Sodanitrat zeigten eine gewisse Toxizität (über 2%, Tod der Fische in einer Stunde oder Auftreten von Symptomen, die ausreichend gefüttert wurden, damit sich die Fische, die wieder in sauberes Wasser gesetzt wurden, nicht erholen), aber viel weniger als ammoniakalisches Kalknitrat (Tödlichkeit Grenze: 0,03%). Nach E. André (1935) haben diese Autoren die starke Entwicklung bei der Verwendung chemischer Düngemittel nicht vorausgesehen und kamen zu dem Schluss (1935), dass Düngemittel in den üblichen Dosierungen aufgrund der Verdünnung in der Umwelt, außer in Ausnahmefällen, nicht toxisch sind fischen (Erwachsene).
Neuere Studien, die sich mit Eiern, Jungfischen und Erwachsenen beschäftigt haben, haben gezeigt, dass in der Realität bei einer Dosis von 10 mg / l (häufig überschritten in anthropogenen Umgebungen) einst übliche Süßwasserfische wie der Oncorhynchus mykiss , Oncorhynchus tshawytscha , Salmo clarki (nl) sind ebenso betroffen wie viele andere Arten.
Nitrate sind giftig für Larven (Wasser) und Erwachsene (mehr oder weniger terrestrisch) von Amphibien. Sie werden für die Larven in geringer Dosierung verwendet: Die Konzentrationen, die erforderlich sind, um 50% der Kaulquappen bestimmter nordamerikanischer Arten abzutöten, sind sehr niedrig: von 13 bis 40 mg / l . Die Exposition gegenüber Konzentrationen so niedrig wie ein paar mg / l chronische Wirkungen bei einigen Arten: reduziert Schwimmen, Entwicklungsfehlbildungen .
Diese Ökotoxizität (akut und/oder chronisch) begann in den 1990er Jahren nachgewiesen zu werden.In Frankreich dürften Arten wie Rana temporaria oder Bufo bufo ihr direkt ausgesetzt sein, da sie oft in der Nähe von Anbauflächen leben.
Niedrige Konzentrationen (von 25 bis 150 ppm ) haben bei bestimmten Amphibienarten chronische Auswirkungen: vermindertes Schwimmen, Fehlbildungen während der Entwicklung wurden vermutet und bei einigen experimentell bestätigt. Nitrate verlangsamen die Entwicklung von Rana pipiens- Larven . Ohne Wirkung mildern Nitrate die Wirkung von Atrazin: Erwachsene Xenopus laevis sind im Kaulquappenstadium stärker kontaminiertem Wasser ausgesetzt, sind je nach der zu Atrazin zugesetzten Nitratdosis größer oder kleiner, mit einer dosisantagonistischen Wirkung. Die Kaulquappen zu hohen Dosen von Nitraten Exposed (mindestens 50 mg / L ) eine höhere Mortalität und einer gestörten Aktivität.
Eine Studie im Jahr 1999 veröffentlicht wurde , zeigte , dass die Nitratbelastung wurde bereits in den großen landwirtschaftlichen Regionen der Industrieländer sehr verallgemeinert: rund 20% der Becken der Staaten und Provinzen grenzen an den Großen Seen . Nitratwerte hatten die Dosen , die zu schädlichen Auswirkungen von mehr als Entwicklungsstörungen und andere subletale Wirkungen bei Amphibien.
Verschiedene Studien haben einerseits negative gesundheitliche Auswirkungen ab einer bestimmten Dosis (akute Toxizität) oder bei Patientenverwundbarkeiten und andere positive Auswirkungen anorganischer Nitrate nahegelegt oder gezeigt, aber es gibt keinen Konsens über die Gesamtwirkungen in Menschen (oder Nutztiere) durch chronische Niedrigdosis-Exposition.
Die Bildung eines wissenschaftlichen Konsens über die gesundheitlichen Auswirkungen von Nitraten steht noch vor vielen Unbekannten:
Angesichts der Einschränkungen der verfügbaren Studien, wie auch bei anderen retrospektiven epidemiologischen Studien, die auf niedrigen Odds-Ratio-Ergebnissen basieren, bleibt es schwierig, kategorisch zu sein.
Das Vorhandensein von Nitraten "hohe Konzentration (> 10 mg N / L)" im Trinkwasser :
In Bezug auf das Herz-Kreislauf-System
Eine fortpflanzungsgefährdende Wirkung beim Menschen wird seit einiger Zeit vermutet. Laut einer 1996 veröffentlichten Studie tritt es in viel höheren Konzentrationen (etwa hundertmal höher) auf als die, denen ein durchschnittlicher Mann normalerweise durch die Ernährung ausgesetzt ist.
Ein hoher Nitratspiegel im Blutplasma wurde nicht mit einem erhöhten Risiko für Prostatakrebs korreliert . Ein möglicher protektiver Effekt von Nitrat gegen aggressive Prostatakrebsformen wird erwähnt, bedarf aber nach Ansicht der Autoren, die vorsichtig bleiben, einer Bestätigung.
In 1996 , geschrieben eine Bibliographie der Professor der Medizin Jean L'Hirondel et al. , stark kritisiert von der Vereinigung Eau et rivières de Bretagne, die eine unvollständige und manchmal abgeschnittene Bibliographie anprangert, und erinnert daran, dass "Dieses Buch, geschrieben von einem Rheumatologen der CHU von Caen, Doktor Jean-Louis L'hirondel, die Arbeit seiner Vater, Jean L'hirondel, Professor für Kinderklinik an der CHU de Caen, starb 1995. Von der wissenschaftlichen Redaktion Lavoisier Tech & Doc. abgelehnt, wurde es schließlich herausgegeben inAugust 1996 » Von einem Verein, der sich den Namen Institut für Umwelt oder Wissenschaftliches und technisches Institut für Umwelt und Gesundheit (ISTES) gab, unter dem Vorsitz eines ehemaligen Agronomen des INRA, der Direktor des Studienbüros (GES) wurde Lieferant der Industriellen, die das Umweltinstitut gegründet haben und für seine Lobbyarbeit und seine für Nitrate günstigen Positionen bekannt sind, versucht, die vermeintliche positive Wirkung von Nitraten zusammenzufassen. ImMärz 1996Der Hohe Rat für öffentliche Gesundheit von Frankreich (CSHPF) hat eine Stellungnahme zur Arbeit von P r The Hirondel abgegeben: Es gibt auch die absolute Natur seiner Schlussfolgerungen anprangert. Kurz nach (24. März 1997) stellte der Regionale Wissenschaftliche Rat auf der Regionalkonferenz für Umwelt fest, dass „die Arbeit von M. L'hirondel keine neuen Argumente liefert, die sich aus veröffentlichten Forschungsarbeiten und Experimenten ergeben, die wahrscheinlich die Position der Wissenschaftler zu den vielfältigen Risiken im Zusammenhang mit der Zunahme revidieren“ im Nitratgehalt des Wassers … ” , und fügt hinzu: „Können wir in einer Zeit, in der sich alle für eine nachhaltige Entwicklung einsetzen und die jüngsten Fälle die Bedeutung des Vorsorgeprinzips belegen, das Risiko eingehen, die zuvor ausgewählten Sicherheitsfaktoren zu reduzieren? " .
Laut D r Jean-Louis Der Hirondel, sind Nitrate nicht toxisch und stattdessen folgende gesundheitlichen Vorteile bringen:
Mehrere Autoren oder Lobbygruppen schlagen vor, die Trinkwasserstandards zu senken .
Ein Artikel in der Zeitschrift La Recherche , der einer Arbeit entnommen wurde, die unter der Leitung von Marian Apfelbaum, Professor für Ernährung an der medizinischen Fakultät Xavier-Bichat (Paris), veröffentlicht wurde, betrachtet "den Standard, der den akzeptablen Schwellenwert für Nitrate im Trinkwasser festlegt". ist […] das Ergebnis einer in den 1960er Jahren durchgeführten Expertise , die durch neue wissenschaftliche Erkenntnisse bestritten wurde“. Der Autor ist der Meinung, dass "der Konsum von Nitrat für den Menschen völlig ungefährlich ist" (in den Dosen, die normalerweise im Leitungswasser enthalten sind).
Der Einsatz dieses Standards geht jedoch weit über Fragen der öffentlichen Gesundheit hinaus , da die Standards und mehrere Richtlinien, einschließlich der Nitratrichtlinie in Europa, auch Oberflächenwasser vor Eutrophierung und Dystrophierung (die andere Folgen haben können) schützen . zum Beispiel in anoxischen Situationen (begünstigend für viele unerwünschte Mikroben) und weil Nitrate auch die Erosion der Biodiversität und die Vermehrung von Plankton sekretierenden Toxinen fördern ). Die Qualität des Oberflächenwassers ist eine langfristige Garantie für das Grundwasser, und ein Teil des Grundwassers speist wiederum viele Quellen, für die das Umweltrecht den Erhalt oder die Wiedererlangung eines guten ökologischen Zustands vorschreibt .
Die Nitratrichtlinie in Europa schreibt eine Reihe von Maßnahmen, Zoneneinteilung ( gefährdete Zonen ) und Überwachung vor.
Im November 2009 informierte die Europäische Kommission Frankreich (das Geldstrafen zahlen muss) wegen der Schwäche seiner Aktionsprogramme im Rahmen der Richtlinie zum Schutz der Gewässer vor Nitraten, die zwischen den Departements als zu unterschiedlich angesehen wurden. Das19. Oktober 2011, bestätigte der Gerichtshof der Europäischen Union seine Verurteilung Frankreichs mit einer Geldstrafe von mehr als 57 Millionen Euro, zusätzlich zu den bereits gezahlten 20 Millionen Euro Geldbuße für die Nichteinhaltung der Fischereivorschriften und anderen Geldbußen bei Nichteinhaltung mit europäischer Gesetzgebung (253,5 Mio. Euro wurden daher in der allgemeinen Staatsrechnung für 2010 zurückgestellt). Stickstoff ist auch an der Nichteinhaltung der Luftqualitätsrichtlinie beteiligt, mit einem weiteren Risiko der Verurteilung durch Frankreich (Nichteinhaltung von Grenzwerten für Partikel und Stickstoffdioxid).
HNO 3 | Hallo | ||||||||||||||||
LiNO 3 | Sei (NEIN 3 ) 2 | B (NEIN 3 ) 4 - | RONO 2 | NO 3 - NH 4 NO 3 |
Ö | FNO 3 | Geboren | ||||||||||
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Co (NO 3 ) 2 Co (NO 3 ) 3 |
Ni (NO 3 ) 2 | Cu (NO 3 ) 2 | Zn (NO 3 ) 2 | Ga (NO 3 ) 3 | Ge | As | Se | Br | Kr |
RbNO 3 | Sr (NO 3 ) 2 | J (NEIN 3 ) 3 | Zr (NO 3 ) 4 | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd (NO 3 ) 2 | AgNO 3 | Cd (NO 3 ) 2 | Im | Sn | Sb | Sie | ich | Xe |
CsNO 3 | Ba (NO 3 ) 2 | Hf | Ihre | W | Re | Knochen | Ir | Pt | Beim |
Hg 2 (NO 3 ) 2 Hg (NO 3 ) 2 |
Tl (NO 3 ) 3 | Pb (NO 3 ) 2 | Bi (NO 3 ) 3 | Po | Beim | Rn | |
Fr | Ra | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Berg | Ds | Rg | Cn | Uut | Fl | Uup | Lv | Ts | Og | |
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Unter den Nitratestern, insbesondere organischen , seien genannt: