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Água - Parte V

quinta, 26 de agosto de 2010

Nitrogênio Albuminóide, Nitrogênio Amoniacal, Nitrogênio Total Kjeldahl,
Nitrito, Nitrato

O fenômeno da poluição constitui, assim, uma decorrência paradoxal do próprio esforço que o homem realiza no sentido de aumentar as suas condições de conforto e de segurança.  Felizmente, porém, essa decorrência não parece ser obrigatória e tentativas estão sendo realizadas, no sentido de tornar o progresso compatível com a manutenção do equilíbrio ecológico indispensável à sobrevivência da humanidade.- S.M.Branco (1986)

Alerta: Segundo o último relatório da CETESB/SP, (março de 2004), nas amostras dágua recolhidas em poços profundos do Aqüífero Guarani, em São Paulo, foram encontradas concentrações altas de “nitrato”, na região de Orlândia/SP e de metais pesados, em poços da região de Ribeirão Preto/SP, assim distribuídos: em Pedregulho (chumbo), em Matão (mangânes), em Araraquara (Fe). O Aqüífero Guarani ocupa uma área de 1,2 milhões de km2 sendo que 10% dos poços profundos já abertos necessitam sofrer tratamento de cloração para que suas águas possam ser utilizadas como abastecimento público.
 
Nitrogênio albuminóide (N/NH3)

É aquele, (amônia orgânica/NH3), resultante de excretas, urina, fezes, etc. ou da morte dos seres vivos, ou mesmo ainda da presença de “aminoácidos”; - também é a fração formada pela adição de uma solução alcalina no que resultou da destilação do nitrogênio amoniacal, sendo indicador de poluição orgânica.

Lembrar que: o “aminoácido” é uma molécula orgânica que sempre contém carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio em sua composição, caracterizada por dois agrupamentos especiais de átomos, um deles chamado “amina/NH2” e outro chamado de “carboxila/COOH”.

Sua transformação em nitrogênio amoniacal/NH3, e depois em amônia inorgânica/NH4+, indica o início da oxidação, que produzirá o nitrito/NO2-, (nitrogênio nitroso) e, em seguida o nitrato/NO3-, (nitrogênio nítrico). Também, a sua presença indica que a água teve contato recente com excretas.

Um resultado de análise de água onde o nitrogênio albuminóide, (amônia orgânica/NH3, sem ação de microrganismos), aparece em concentração maior que o nitrogênio amoniacal, indica presença de matéria orgânica ainda não degradada, ou seja, a forma de N. albuminóide ainda vai sofrer o processo de degradação por microrganismos como Clostridium, Bacillus, etc.

Caso o resultado seja o contrário, isto é, o nitrogênio amoniacal, for maior que o nitrogênio albuminóide, admite-se que a matéria orgânica presente na água já encontra-se em processo de decomposição por microrganismos desaminadoras, ou decompositoras de aminoácidos.

A transformação do N-albuminóide para N-amoniacal é mais rápida quando a matéria orgânica provém de excretas de animais do que de vegetais (folhas e galhos, p.ex.), apontando que a água teve contato recente com excretas.

Nitrogênio amoniacal (N/NH3)

Antes de melhor caracterizar a variável em questão, convém explicar resumidamente, mais uma vez, o ciclo do nitrogênio na biosfera. O nitrogênio manifesta-se no ambiente em diversas formas, quais sejam:

- Nitrogênio molecular (N2) = livre na atmosfera
- Nitrogênio orgânico = dissolvido e em suspensão no corpo d’água;
 é o N. albuminóide resultante da degradação das proteínas por microrganismos      secretores
- Amônia = livre = – NH3;- é um produto da atividade microbiana nos aminoácidos, p.ex.; - ou oriundo  de  processos de tratamento da água por residual de cloro
- Amônia  inorgânica  =  ionizada; amônio; íon amônio;  – NH4+
- Nitrito = oxidado (NO2-)
- Nitrato = oxidado (NO3-).

No meio aquático, as diversas formas de nitrogênio podem ser de origem natural (proteínas, clorofila e outros compostos biológicos) e/ou de origem das atividades humanas e animais (despejos domésticos e industriais, excrementos de animais e fertilizantes). Nos esgotos domésticos frescos, predominam o nitrogênio em forma orgânica/albuminóide, seguida da amônia livre/amoniacal.

A importância do conhecimento da presença e quantificação do nitrogênio nas suas diversas formas na água refere-se ao consumo de oxigênio dissolvido necessário durante o processo de nitrificação, isto é, “a capacidade da conversão de nitrogênio amoniacal a nitrito e este a nitrato” e, principalmente, a proliferação de algas que tem no nitrogênio um elemento vital para seu crescimento. Se encontrarmos muito nitrogênio amoniacal na água, isso significa que existem matérias orgânicas em decomposição e que o ambiente é pobre em oxigênio.

Torna-se importante registrar mais uma vez, que a amônia pode ocorrer na forma ainda “não totalmente ionizada/NH3” podendo ser tóxica aos peixes e, na forma “ionizada/NH4+”, também chamada de “amônia inorgânica ou amônio”.

O N. amoniacal (amônia), pode ser considerado desde pouco tóxico até muito tóxico, dependendo do pH, temperatura e salinidade, variáveis que influenciam na capacidade de contenção da “fração tóxica” no meio.

Resumindo, o nitrogênio amoniacal/NH3, é a forma intermediária, ainda não totalmente ionizada, entre o composto nitrogenado de origem natural, (proteínas, clorofila e outros compostos biológicos) e dos excretas animais e humanos, quando sob ação microbiana sofrem “degradação, decomposição e hidrólise”, originando a amônia inorgânica/NH4+, ionizada. Então as frações encontradas na amostra analisada podem ser “fração tóxica e a não tóxica” como matéria orgânica “não ionizada livre/NH3” e “ionizada/NH4+”.

Portanto, a medição do “nitrogênio amoniacal”, é de suma importância não só para se constatar a presença de esgotos domésticos lançados recentemente no corpo d’água, mas também como um indicador de futuro consumo de oxigênio no processo de nitrificação anteriormente citado e possível crescimento de algas. Pode indicar “poluição industrial”.

Como se percebe é uma parte potencialmente tóxica não persistente e não cumulativa, volátil, dependente do pH e sua concentração indicativa da quantidade de lançamento recente, não devendo causar nenhum dano fisiológico aos seres humanos e animais, em concentração baixa e em pH adequado. Os nitrogênios “albuminóide-amoniacal” são importantes para avaliar o nitrogênio disponível para as atividades biológicas. Grandes quantidades de amônia podem causar sufocamento de peixes.

Amônia Inorgânica (íon amônio)/NH4+)

A amônia inorgânica/NH4+ ou íon amônio é a primeira forma de composto nitrogenado “não orgânico”, formada com a água. O nitrogênio albuminóide/NH3, na forma orgânica, (repetindo, por degradação, decomposição e hidrólise), ao chegar na água, é rapidamente transformado em nitrogênio amoniacal/NH4+, ou amônia inorgânica, passando depois para nitrogênio nitroso/NO2- e finalmente nitrogênio nítrico/NO3-. Essas duas últimas transformações só ocorrem em águas que contenham bastante oxigênio dissolvido.

O aumento do pH na água, (alcalinização), diminui gradativamente a concentração da amônia inorgânica, porém não caracterizando uma menor toxicidade na amostra ou sistema, visto que com isso, a presença ou retenção da amônia livre, se torna maior. Em pH 7,0 espera-se 99% de amônia inorgânica/NH4+ para 1% da amônia livre, mas em pH 9,0 essa relação é de 64% para a forma inorgânica e 36% para a forma livre/orgânica e em pH 9,5 tem uma inversão nesses valores.

Nitrogênio Total Kjeldahl-TKN

É basicamente a soma dos nitrogênio orgânico e amoniacal. Ambas as formas estão presentes em detritos de nitrogênio orgânico oriundos de atividades biológicas naturais. Representa o menor estado de oxidação do nitrogênio, podendo ser separado em fração orgânica e inorgânica. Na água pode representar o inverso da capacidade de degradação da matéria de origem orgânica, mais a fração inorgânica.

O “nitrogênio total Kjeldahl” pode contribuir para a completa abundância de nutrientes na água e sua eutrofização. A concentração de nitrogênio total Kjeldahl-TKN, em rios que não são influenciados pelo excesso de insumos orgânicos variam de 0,5 até 1,0  mg/l.
A análise de nitrogênio total Kjedahl tem por objetivo a determinação do nitrogênio de origem orgânica (aminas e amidas) e inorgânicas provenientes de amônias. O método deixa de incluir nitrogênio nas formas de azida, azo, hidrazona, nitrato, nitrito, nitrila, nitro, nitroso, oxima e semi- carbazona. É assim uma análise de grande valor quando da interpretação dos resultados obtidos. O nome “Kjeldahl”  provêm do tipo de balão usado no método de análise, (digestão e destilação), dessa forma de composto nitrogenado.

Nitrogênio Nitroso - Nitrito (N/NO2-)

É a forma química do nitrogênio normalmente encontrada em quantidades diminutas nas águas superficiais, pois o nitrito é instável na presença do oxigênio, ocorrendo como uma forma intermediária. A presença de nitritos em água indica processos biológicos ativos influenciados por “poluição orgânica”. É encontrado na água como resultado da decomposição biológica, devido a ação de microrganismos sobre o nitrogênio amoniacal, ou também  proveniente de aditivos oriundos de efluentes industriais, (anticorrosivos  de instalações industriais)

A presença de “nitrito (NO2-) nitrogênio nitroso” em concentração elevada indica que a fonte de matéria orgânica presente na água encontra-se a pouca distância do ponto onde foi feita a amostragem para análise.
Obs.: salienta-se aqui os  altos valores de ‘nitrito-NO2-“  apontados, em 28/03/04,  nos dois pontos de amostragem, (1,0  e  1,75 mg/l), da estação no córrego Bonito, à  jusante dos afluentes Restinga e Saladeiro e do efluente da ETE-Bonito/MS-Br, (BONITO, 2004).

O nitrito/NO2- é uma forma transitória, sendo rapidamente oxidado à nitratos/NO3- Sua persistência indica despejo contínuo de matéria orgânica. Não se pode esperar concentrações acima de 0,2 mg/l nas águas naturais. O íon nitrito pode ser utilizado pelas plantas como uma fonte de nitrogênio.

As bactérias quimissintetizantes que atuam na oxidação da amônia, na forma de NH4+, são as “Nitrosomonas”, sendo indício da presença de esgotos ou outra fonte de matéria orgânica, originando então o nitrito, substância instável em águas que contenham oxigênio. Lembramos que a formação de “húmus”, ou decomposição de restos vegetais, leva igualmente à formação de nitrito/NO2-.

Nitrogênio Nítrico - Nitrato (N/NO3-)

É a principal forma de nitrogênio configurado encontrado nas águas. Representa a fase oxidada no ciclo do nitrogênio e normalmente encontrado em concentrações maiores nos estágios finais da oxidação biológica. “Águas naturais”, em geral, contêm “nitratos” em solução, já as que recebem esgotos, podem conter quantidades variáveis de outros compostos mais complexos, ou menos oxidados, tais como: compostos orgânicos quaternários, amônia e nitritos, denunciando, no caso, poluição recente.

Teimosas concentrações de nitrato superior a 5 mg/l  demonstra contínuas condições sanitárias inadequadas, pois a principal fonte de N-nitrato os são dejetos humanos e animais. Por outro lado, em concentração adequada, tal forma, estimula o desenvolvimento de plantas, sendo que organismos aquáticos, como algas, florescem na presença deste.
 
Resultados de análise com altas concentrações de nitratos indicam que a matéria orgânica que entrou em contato com a água encontrava-se totalmente decomposta. O nitrato (NO3- ou nitrogênio nítrico) é o último estágio da oxidação do nitrogênio. Esse fato não significa que a água esteja isenta de outros contaminantes.
 
Do ponto de vista sanitário, alta concentração de nitrato pode orientar a ocorrência de metahemoglobinemia, uma alteração na hemoglobina com sintomas semelhantes à asfixia, principalmente nos peixes, então o valor máximo permissível de nitratos na amostra é de 10 mg/l.

Nessa fase, onde acorre a presença de nitrato na água ou sistema, resultante da ação de outras bactérias quimiossintetizantes, as “Nitrobacter”, incapazes de oxidar a amônia, na forma de NH4+, atuando apenas no nitrito/NO2-. 

Nitrogênio Total-(amônia, nitrato, nitrito e nitrogênio orgânico)

É resultante essencial da proteína em todos os organismos. Quando presente em depósitos minerais sendo então representado com a forma de nitrato/NO3-.

O nitrogênio também se destaca como elemento de grande importância, como o fósforo, no desenvolvimento do fito e zooplâncton, com influência no processo de eutrofização.

Na água, a formas mais encontradas são: N2, compostos orgânicos, amônia (NH3 ou NH4+), nitrito (NO2-) e nitrato (NO3-), com maior interesse as três últimas formas. A presença de amônia orgânica/NH3 e amônia inorgânica/NH4+ caracteriza a poluição recente por esgotos domésticos, enquanto a presença de nitrato/NO3- caracteriza uma poluição remota, em função de que o nitrogênio se encontra no seu último estágio. A forma livre de amônia/NH3 é tóxica, porém muito volátil. Sua conversão a nitrito e depois a nitrato, consome oxigênio dissolvido, alterando as condições bioquímicas do sistema aquático.

- Em continuação: parâmetros para os compostos nitrogenados nas águas, desnitrificação amonificação e remoção.

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