질산염

질산염과 인과 같은 과도한 영양소가 수역으로 흘러들어가면 유해 조류 개화(HAB)가 종종 발생합니다. 이러한 개화는 위험한 독소를 생성하고 용존 산소가 감소하여 물고기가 죽는 결과를 초래할 수 있습니다. 식수원으로 사용되는 수역의 조류 개화는 특히 문제가 됩니다.
HAB의 위험 때문에 많은 수질 모니터링 프로그램은 과도한 질산염 수치가 존재하는 시점을 파악하는 것을 목표로 합니다. 자세한 내용은 블로그 게시물 HAB|알아야 할 모든 것을 확인하세요.

질산염은 섭취 시 다른 건강 문제를 일으킬 수 있으며, 특히 어린아이에게 그렇습니다. 질산염 수치가 높은 식수에 노출되면 메트헤모글로빈혈증, 즉 "블루 베이비 증후군"이 발생할 수 있습니다. 이 증상은 과도한 질산염이 포함된 물을 사용하여 영유아용 조제 분유를 만들 때 종종 발생합니다.
즉석 수유용 영유아용 조제분유 제조업체는 다양한 방법을 사용하여 제품의 질산염을 측정할 수 있습니다. 여기에는 FS 3700 자동화학 분석기에서 제공하는 방법이 포함됩니다.
아기가 질산염을 섭취하면 입과 위의 박테리아에 의해 아질산염으로 환원됩니다. 유아의 위는 성인보다 산성도가 낮습니다. 아질산염은 헤모글로빈과 결합하여 메트헤모글로빈을 형성합니다. 메트헤모글로빈은 세포에 산소를 방출할 수 없는 특수한 유형의 헤모글로빈입니다.
"블루 베이비 증후군"의 가장 흔한 증상은 아이의 입술에 나타나는 회청색입니다. 이는 결국 신체의 나머지 부분으로 퍼져서 가장 심각한 경우 사망에 이를 수 있습니다.3
성인의 경우 메트헤모글로빈혈증이 발병하여 심박수 증가, 쇠약, 메스꺼움, 심지어 사망에 이를 수도 있습니다.

질산염 외에도 아질산염과 암모니아와 같은 다른 화학적 형태의 질소가 환경에서 발견될 수 있습니다. 질소 순환은 이러한 질소가 한 형태에서 다른 형태로 어떻게 변환되는지 설명합니다. 질소 순환에 대해 자세히 알고 싶으신가요? 미네소타 대학교의 이 질소 순환 개요를 확인하세요.
폐수 처리의 목표 중 하나는 수용수의 과농축을 방지하기 위해 질소를 제거하는 것입니다. 질소 순환의 과정, 특히 질산화와 탈질소화는 이 목표를 달성하는 데 중요한 역할을 합니다.
암모니아는 아질산염으로 전환되고 궁극적으로 질산화라는 과정을 통해 질산염으로 전환됩니다. 이 과정은 호기성 박테리아의 도움으로 발생합니다. 호기성 박테리아는 생존을 위해 산소가 필요합니다.

아질산염과 질산염은 총칭하여 (NOx)라고 하며, 질소 가스로 전환되어 탈질소화라는 생물학적 반응을 통해 폐수에서 제거됩니다. 이 공정에는 매우 낮은 용존 산소(DO)와 충분한 유기 탄소 공급이 필요하므로 질산염과 COD/BOD/DOC 모니터링은 탈질소화 공정 제어에 중요합니다.

앞서 논의했듯이, 높은 수준의 질산염은 HAB를 자극하여 물고기가 죽는 결과를 초래할 수 있습니다. 하지만 HAB가 없을 때 물 속의 질산염이 수생종에 직접적인 영향을 미칠까요?
일부 표면수에서는 자연 질산염 수치가 1mg/L 이하로 비교적 낮습니다.1 이 수치에서 질산염은 해롭지 않지만 질산염 농도가 너무 높아지면 수생종에 부정적인 건강 영향이 나타날 수 있습니다.
Conservation Fund의 Freshwater Institute에서 수행한 한 연구에서는 양식장에서 기른 무지개 송어를 적당한 수준의 질산질소(75~100mg/L)에 만성 노출시킨 효과를 조사했습니다. 결과에 따르면 이 수준에서 순환 양식 시스템(RAS)의 기형과 상당한 행동 변화가 나타났습니다. 이 주제에 대한 블로그 게시물인 양식장의 질산염 수치는 생각보다 더 위험할 수 있습니다를 확인하세요.

물고기가 암모니아를 배출하고 생물 여과 시스템이 이를 질산염으로 전환함에 따라 RAS에 질산염 수치가 쌓일 수 있습니다. 질산염을 모니터링하면 양식 관리자에게 운영을 조정할 시기를 알려주는 데 도움이 될 수 있습니다. 여기에는 물 교환 속도 증가, 탈질소화 장치 추가 또는 사료 부하 감소가 포함될 수 있습니다.

질산염은 베이컨, 햄, 살라미, 일부 치즈의 방부제로 일반적으로 사용됩니다. 연구에 따르면 질산염 사용은 니트로사민의 형성과 관련이 있으며, 그 중 일부는 발암 화합물입니다. 니트로사민이 형성되는 한 가지 방법은 신체에서 질산염에서 자연적으로 전환되는 아질산염이 단백질 근처에 위치할 때입니다. 이러한 상태는 보존육과 같은 단백질이 풍부한 식품에서 발견됩니다. 보존육을 고온에서 조리하면 니트로사민이 형성되기가 더 쉽습니다.
While nitrate's use as a preservative receives a considerable amount of attention, humans receive very little of their dietary nitrate intake from processed meat – only about 5%. Most of the dietary nitrate (>우리가 섭취하는 질산염의 80%)은 채소에서 나오는데, 잎이 많은 녹색 채소에는 종종 고농도의 질산염이 축적됩니다.
방부제로 첨가되는 것이 아니라 야채는 자라는 토양에서 질산염을 흡수하는데, 비료로 강화된 토양에서 자란 야채는 유기농 농산물보다 질산염 수치가 더 높습니다.5 야채의 질산염은 단백질이 풍부한 음식이 아니기 때문에 니트로사민을 형성할 가능성이 낮습니다. 야채에는 니트로사민 형성 가능성을 최소화하는 데 도움이 되는 화합물(예: 비타민 C 및 폴리페놀)도 들어 있습니다.
야채에 함유된 질산염은 유익할 수 있는데, 질산염은 일산화질소 생성과 관련이 있기 때문입니다. 이 가스는 혈압을 낮추고 감염과 싸우는 데 도움이 될 수 있으며, 그 밖의 이점도 있습니다.6 주의할 점이 하나 있습니다. 야채에서 너무 많은 질산염을 섭취하면 메트헤모글로빈혈증이 생길 수 있지만, 실제로 발생할 가능성은 매우 낮습니다.
질산염이 인체에 미치는 영향 외에도 채소의 질산염 수치를 모니터링해야 하는 또 다른 이유는 비료 공급과 수확 시기를 최적화하기 위해서입니다. 잎이 많은 채소의 질산염 농도는 하루 종일 변동할 수 있기 때문입니다.
그렇다면 식품의 질산염 수치는 어떻게 측정할까요? 다음 섹션에서 다루는 비교적 저렴한 방법 중 일부(특히 비색법과 전위차법)는 수용액이 생성되는 한 질산염 분석에 사용할 수 있습니다. 분석을 위한 샘플을 준비하는 한 가지 절차는 오븐에서 말린 잎 샘플을 황산 알루미늄 추출 용액과 섞는 것입니다.