Laboratorio: ¿Cómo se determinan los nitratos en aguas?
Escrito por Quimitube el 17 junio
En una entrada previa vimos que la cromatografía iónica es una técnica muy adecuada para la determinación simultánea de los cationes (por un lado) o de los aniones (por otro) en una muestra de agua. Uno de los aniones más habituales que podemos hallar en las aguas, especialmente controlado en las aguas de consumo humano, es el anión nitrato. Este último, en efecto, se puede determinar en el conjunto de aniones determinados por cromatografía.
Ahora bien, dada su importancia, y su posible procedencia como fuente de contaminación en aguas de suministro, por ejemplo en aguas subterráneas, es frecuente que se analice con una periodicidad mayor que el resto de aniones, en cuyo caso no se determina por cromatografía. Para que os hagáis una idea, en muchos pozos de agua subterránea de las Islas Baleares lo analizamos con una periodicidad mensual, junto con el pH, la conductividad y los cloruros, mientras que otros iones se analizan con periodicidad semestral. En estos casos, recurrimos a la espectrofotometría.
¿Por qué determinar los nitratos en aguas?
La normativa básica a nivel nacional en materia de calidad del agua potable es el Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano.
Los parámetros y los valores paramétricos para determinar la calidad y la salubridad de un agua de consumo humano son los establecidos en el anexo I del Real Decreto 140/2003. A su vez, dicho anexo se divide en tres partes distintas:
Parte A: parámetros microbiológicos. Son: Escherichia coli, enterococos y clostridium perfringens (incluidas las esporas).
Parte B: parámetros químicos. Se incluyen dentro de estos parámetros químicos sustancias tanto inorgánicas como orgánicas. Solo se determinan en un tipo de análisis denominado completo, si bien no lo vamos a especificar en esta entrada. Son los siguientes: benceno, benzo(a)pireno, boro, bromato, cadmio, cianuro, cobre, cromo, 1,2-dicloroetano, fluoruro, HAP, mercurio, microcistina, níquel, nitrato, nitrito, plaguicidas, plomo, selenio, trihalometanos (THM), tricloroeteno y tetracloroeteno.
Parte C: parámetros indicadores. Dentro de estos hallamos tanto parámetros microbiológicos como fisicoquímicos, son los siguientes: bacterias coliformes, recuento de colonias a 22ºC (a la salida de la ETAP y en red de distribución), aluminio, amonio, COT, cloro libre y cloro combinado residual, cloruro, color, conductividad, hierro, manganeso, olor, oxidabilidad, pH, sabor, sodio, sulfato y turbidez (a la salida de la ETAP y en red de distribución).
Como veis, los nitratos están en la parte B, parámetros químicos.
Los motivos de su determinación son esencialmente dos: por una parte, es relativamente frecuente su presencia en las aguas que se potabilizan para producir aguas de consumo humano, especialmente por contaminación agrícola (fertilizantes que contienen nitratos) y, por otra parte, por sus posibles efectos sobre la salud humano.
El nitrato en sí es relativamente poco tóxico. Su toxicidad viene determinada esencialmente por su conversión a nitrito. El nitrato puede transformarse en nitrito por reducción bacteriana tanto en los alimentos y bebidas (durante el procesado y el almacenamiento), como en el propio organismo (en la saliva y el tracto gastrointestinal). Los nitritos en sangre oxidan el hierro de la hemoglobina produciendo metahemoglobinemia, incapaz de transportar el oxígeno, muy frecuente en bebés expuestos a altas concentraciones de nitratos en los alimentos (“Síndrome del bebé azul”). Por otro lado, los nitratos reaccionan con los aminoácidos de los alimentos en el estómago, produciendo nitrosaminas y nitrosamidas, sustancias que han demostrado tener efectos cancerígenos.
El valor límite que establece la legislación es de 50 mg/L.
Determinación del nitrato por espectrofotometría ultravioleta
Si queremos determinar únicamente el nitrato en agua, una técnica muy utilizada, por su sencillez y también por ser muy robusta, es la espectrofotometría ultravioleta. ¿En qué consiste esta técnica? En determinar el valor de absorbancia de nuestra muestra de agua a 220 y a 275 nanómetros. El nitrato absorbe a 220 nanómetros, mientras que el valor a 275 es para eliminar la posible interferencia debida a la presencia de materia orgánica.
Debido a esta interferencia, el método es aplicable a aguas potables y continentales con bajo contenido en materia orgánica. También viene limitado por la presencia de turbiedad en la muestra, en cuyo caso se podría proceder a filtrar la misma a través de un filtro de fibra de vidrio de 0,45 micras de tamaño de poro.
La relación entre la absorbancia y la concentración de nitrato en la muestra se realiza siguiendo la ecuación de Lambert-Beer.
Debido a que la materia orgánica de la muestra también puede absorber a 220 nm, se debe introducir en la determinación un factor de corrección que elimine la influencia de la materia orgánica, para evitar dar datos por exceso. Este factor de corrección se cuantifica, como hemos indicado, midiendo la absorbancia de la muestra en dos longitudes de onda: 220 nm y 275 nm. La absorbancia de la muestra a 275 nm es debida únicamente a la materia orgánica que contiene. La expresión matemática de la concentración de nitratos en solución queda de la forma siguiente:
A1(220 nm) – 2A2(275 nm) = a[NO3–]2 + b[NO3–] + c
siendo a, b y c parámetros que deben ser evaluados experimentalmente durante el proceso de calibración del espectrofotómetro, es decir, durante la obtención de una ecuación de ajuste entre la respuesta del equipo y la concentración de una serie de patrones de concentración conocida dentro de nuestro rango de interés.
El método no será aplicable si A2 ≥ 0,05 A1.
El procedimiento es tan sencillo como poner un volumen determinado de nuestra muestra de agua en un tubo de ensayo (normalmente 5 mililitros), adicionar 0,1 mL de HCl 1M para eliminar posibles interferencias del ion carbonato y proceder a su lectura con el espectrofotómetro, interpolando después el valor de absorbancia obtenido en nuestra recta de calibrado.